(57)【要約】【課題】安価な構成で、モータ製造上のばらつきの影響を受けずに、低振動・低騒音で同期モータを駆動する同期モータ制御装置および方法を提供する。【解決手段】ｎ極の磁極を有する同期モータの磁極位置を検出する位置センサ９Ａ〜９Ｃの出力信号を用いて、位置センサの出力信号が変化する周期毎に、機械角周期（電気角ではｎ／２周期：ロータ１回転分）のデータから回転速度を演算する手段を有し、得られた回転速度が、同期モータの速度指令に近づくように３相インバータ３が出力する交流電圧の大きさと周波数を調整する速度制御手段４３を備える。加えて、機械角周期データから演算した回転速度に基づき、３相インバータが出力する交流電圧の位相を生成する手段を備える。【選択図】図１
2010252499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ極の磁極を有する同期モータと、この同期モータに可変電圧・可変周波数の３相交流電圧を供給する３相インバータと、前記同期モータの磁極位置を検出する位置センサと、この位置センサの出力信号を用いて前記３相インバータの駆動信号を出力するモータ制御手段とを具備した同期モータの制御装置において、
前記モータ制御手段は、前記同期モータのロータ磁極における電気角ｎ／２周期分の前記位置センサからの出力信号に基いて、前記同期モータの回転速度を演算するモータ速度演算部を有することを特徴とする同期モータ制御装置。
【請求項２】
同期モータと、この同期モータに可変電圧・可変周波数の３相交流電圧を供給する３相インバータと、前記同期モータの磁極位置を検出する位置センサと、この位置センサの出力信号を用いて前記３相インバータの駆動信号を出力するモータ制御手段とを具備した同期モータの制御装置において、
前記モータ制御手段は、前記同期モータの最新のロータ１回転分の前記位置センサの出力信号に基いて、前記同期モータの回転速度を演算するモータ速度演算部を有することを特徴とする同期モータ制御装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記モータ速度演算部は、前記位置センサの出力信号の変化周期毎に演算を行うことを特徴とする同期モータ制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記モータ制御手段は、前記モータ速度演算部で演算した回転速度を用いて、前記３相インバータが出力する３相交流電圧の位相を生成する位相生成部を有することを特徴とする同期モータ制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、前記モータ制御手段は、前記同期モータの速度指令を受信するモータ速度指令受信部と、前記モータ速度演算部で演算した回転速度が前記速度指令に近づくように前記３相インバータが出力する交流電圧の大きさと周波数を調整する速度制御部とを具備したことを特徴とする同期モータ制御装置。
【請求項６】
ｎ極の磁極を有する同期モータと、この同期モータに可変電圧・可変周波数の３相交流電圧を供給する３相インバータと、前記同期モータの磁極位置を検出する位置センサと、この位置センサの出力信号を用いて前記３相インバータの駆動信号を出力するモータ制御手段とを具備した同期モータの制御装置において、
前記位置センサは、電気角で２π/３またはその整数倍の間隔を置いて配置された３個の位置センサを備え、前記モータ制御手段は、３個の前記位置センサの出力信号が、ｎ極の前記磁極のそれぞれによって、ロータの１回転あたり３ｎ回変化する毎に、前記同期モータのロータ磁極における電気角ｎ／２周期分の前記位置センサの出力信号に基いて、前記同期モータの回転速度を演算するモータ速度演算部を備えたことを特徴とする同期モータ制御装置。
【請求項７】
ｎ極の磁極を有する同期モータと、この同期モータに可変電圧・可変周波数の３相交流電圧を供給する３相インバータと、前記同期モータの磁極位置を検出する位置センサと、この位置センサの出力信号を用いて前記３相インバータの駆動信号を出力するモータ制御手段とを具備した同期モータの制御方法において、
前記同期モータのロータ磁極における電気角ｎ／２周期分の前記位置センサからの出力信号に基いて、前記同期モータの回転速度を演算するとともに、得られた前記回転速度から前記３相インバータが出力する３相交流電圧の位相を生成することを特徴とする同期モータ制御方法。
【請求項８】
ｎ極の磁極を有する同期モータと、この同期モータに可変電圧・可変周波数の３相交流電圧を供給する３相インバータと、前記同期モータの磁極位置を検出する位置センサと、この位置センサの出力信号を用いて前記３相インバータの駆動信号を出力するモータ制御手段とを具備した同期モータの制御方法において、
前記同期モータのロータ磁極における電気角ｎ／２周期分の前記位置センサからの出力信号に基いて、前記同期モータの回転速度を演算するとともに、得られた前記回転速度が前記同期モータの速度指令に近づくように、前記３相インバータが出力する交流電圧の大きさと周波数を調整することを特徴とする同期モータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアコンや給湯器などに用いられる同期モータの制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エアコンや給湯器などのファンモータは、広範囲の可変速制御や電力消費量の節約のため、同期モータが採用されており、これを低騒音、低振動駆動するために正弦波駆動することが行われている。
【０００３】
通常、ファンモータは、位置センサとして安価で構成が簡単なホールＩＣ、インバータ主回路、インバータ主回路制御回路が搭載されている。ホールＩＣによって、同期モータの磁極位置を検出し、前記磁極位置情報に従いインバータ主回路のスイッチング素子を制御し、同期モータの巻線に電圧を印加して正弦波駆動している。
特許文献１に、従来のモータ駆動装置が開示されている。
【０００４】
この同期モータ駆動装置は、モータの磁極位置を検出し、一相分の位置検出信号に基づいて、電気角１周期毎にモータの各相巻線に印加する変調波パターンを生成し、変調波パターンに従いスイッチング素子を制御することで正弦波駆動している。加えて、モータの加減速に追従するために、機械角周期（ロータ１回転）に１回のみ変調パターンの位相補正を実施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４５０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記制御方式では、１相分の位置信号を用いて、電気角１周期毎に変調波パターンを生成し、機械角１周期に１回位相を補正するため、モータを構成する磁石の着磁誤差、および磁石の取付け誤差などの機械角周期誤差を含むモータの場合に、位相が急激に変化してしまい、騒音、振動を引き起こす問題があった。また、機械角周期誤差を小さくするために、モータ製造時に着磁ばらつきおよび磁石取付けばらつきを抑制したり、モータ製造後の検査工程で判別したりするなどの対策を実施すると、コストアップにつながるという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、上記観点に鑑み、機械角周期誤差を含むモータにおいても、機械角周期誤差を吸収し、低騒音、低振動なモータ制御装置および制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００９】
すなわち、本発明はその一面において、ｎ極の磁極を有する同期モータの磁極位置を検出する位置センサと、この位置センサの出力信号を用いて前記同期モータを制御するモータ制御手段と、前記モータ制御手段から出力される駆動信号に従って、可変電圧・可変周波数の３相交流電圧を供給する３相インバータとを具備した同期モータの制御装置において、モータ制御手段は、位置センサの出力を用いて、最新の電気角ｎ／２周期のデータに基いて同期モータの回転速度を演算するモータ速度演算部を有することを特徴とする。
【００１０】
言い換えると、モータ制御手段は、最新のロータ1回転分の位置センサの出力データに基いて、同期モータの回転速度を演算するモータ速度演算部を有する。
【００１１】
本発明は他の一面において、前記モータ制御手段は、位置センサ信号の変化周期毎に、最新の電気角ｎ／２周期（最新のロータ1回転）分のデータを用いて同期モータの回転速度を演算するモータ速度演算部を有することを特徴とする。
【００１２】
このように、最新の電気角ｎ／２周期すなわち最新の機械角周期（ロータ1回転）分のデータに基いて、同期モータの回転速度を演算するが、その演算頻度は、位置センサ信号の変化周期毎に行われ、後述する望ましい実施形態においては、例えば、ロータ1回転あたり２４回（８極モータに位置センサ３ケの場合）実行される。
【００１３】
また、本発明は他の一面において、前記モータ制御手段は、位置センサ信号の変化周期毎に、最新の電気角ｎ／２周期分の位置センサの出力データを用いて同期モータの回転速度を演算するモータ速度演算部と、モータ速度演算部で演算した回転速度を用いて３相インバータが出力する３相交流電圧の位相を生成する位相生成部とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は他の一面において、前記モータ制御手段は、位置センサ信号の変化周期毎に、最新の電気角ｎ／２周期分の位置センサの出力データを用いて同期モータの回転速度を演算するモータ速度演算部と、同期モータの速度指令を受信するモータ速度指令受信部と、モータ速度演算部で演算した回転速度が前記速度指令に近づくように３相インバータが出力する交流電圧の大きさと周波数を調整する速度制御部とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は他の一面において、位置センサの変化周期で、最新の電気角ｎ／２周期分の前記位置センサの出力データを用いて同期モータの回転速度を演算し、得られた回転速度から、前記３相インバータが出力する３相交流電圧の位相を生成することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は他の一面において、位置センサの変化周期で、最新の電気角ｎ／２周期分の前記位置センサの出力データを用いて同期モータの回転速度を演算し、得られた回転速度が同期モータの速度指令に近づくように３相インバータが出力する交流電圧の大きさと周波数を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による、機械角周期（ロータ1回転）分のデータを用いて同期モータの回転速度を演算する手段を有する実施態様によれば、正しく回転速度を検出することが可能となり、モータ製造時の着磁ばらつき、および磁石取付けばらつきなどの機械角周期誤差を含むモータにおいてもその誤差を吸収可能なモータ制御装置を実現できる。
【００１８】
本発明による、同期モータの回転速度を機械角周期（ロータ1回転）分のデータを用いて、位置センサの変化周期で演算する手段を有する実施態様によれば、正しく回転速度を検出することが可能となり、モータ製造時の着磁ばらつき、および磁石取付けばらつきなどの機械角周期誤差を含むモータにおいてもその誤差を吸収可能な、かつモータ加減速時などの過渡状態でも追従可能なモータ制御装置を実現できる。
【００１９】
本発明による、同期モータの回転速度を機械角周期（ロータ1回転）分のデータを用いて、位置センサの変化周期で演算する手段と、その回転速度から３相インバータが出力する交流電圧の位相を生成する手段を有する実施態様によれば、モータ製造時の着磁ばらつき、および磁石取付けばらつきなどの機械角周期誤差を含むモータにおいてもその誤差を吸収し、正しく、滑らかに位相を調整することで低騒音、低振動でモータ駆動可能なモータ制御装置を実現できる。
【００２０】
本発明による、同期モータの回転速度を機械角周期（ロータ1回転）分のデータを用いて位置センサの変化周期で演算する手段と、その回転速度が速度指令に近づくように３相インバータが出力する交流電圧の大きさと位相を制御する手段を有する実施態様によれば、モータ製造時の着磁ばらつき、および磁石取付けばらつきなどの機械角周期誤差を含むモータにおいてもその誤差を吸収し、速度変動を抑えた低騒音、低振動でモータ駆動可能なモータ制御装置を実現できる。
【００２１】
本発明による、同期モータの回転速度を機械角周期データを用いて位置センサの変化周期で演算し、その回転速度から３相インバータが出力する交流電圧の位相を生成する実施態様によれば、モータ製造時の着磁ばらつき、および磁石取付けばらつきなどの機械角周期誤差を含むモータにおいてもその誤差を吸収し、正しく、滑らかに位相を調整することで低騒音、低振動でモータ駆動可能なモータ制御方法を実現できる。
【００２２】
本発明による、同期モータの回転速度を機械角周期データを用いて位置センサの変化周期で演算し、その回転速度が速度指令に近づくように３相インバータが出力する交流電圧の大きさと位相を生成する実施態様によれば、モータ製造時の着磁ばらつき、および磁石取付けばらつきなどの機械角周期誤差を含むモータにおいてもその誤差を吸収し、速度変動を抑えた低騒音、低振動でモータ駆動可能なモータ制御方法を実現できる。
【００２３】
本発明のその他の目的と特徴は、以下に述べる実施例の中で明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例による同期モータの制御装置の全体構成ブロック図。
【図２】本発明の一実施例による同期モータを構成するロータの磁極説明図。
【図３】本発明の一実施例による相誘起電圧と位置センサ信号と位置信号間隔時間Ｔｉの関係図。
【図４】本発明の一実施例による位置信号間隔時間Ｔｉの格納エリア説明図。
【図５】本発明の一実施例によるメイン処理のフローチャート。
【図６】本発明の一実施例によるＰＷＭ割込み処理のフローチャート。
【図７】本発明の一実施例による位置検出割込み処理のフローチャート。
【図８】本発明の一実施例による制御周期割込み処理のフローチャート。
【図９】本発明の一実施例による速度制御処理のフローチャート。
【図１０】本発明の一実施例によるＵ相印加電圧と内部位相の関係図。
【図１１】本発明の一実施例による同期モータの誘起電圧波形。
【図１２】図１１の電圧波形から求めた回転数検出値データ。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の望ましい一実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施例による同期モータの制御装置の全体構成ブロック図である。この一実施例の同期モータ制御装置は、エアコンの室内機および室外機，給湯器または空気清浄機などに用いられるファンモータの制御装置として好適である。
【００２７】
＜全体構成の説明＞
図１において、直流電源１は、同期モータ制御装置２に電力を供給する、例えば、約１４１［Ｖ］〜約４５０［Ｖ］の高圧電圧であり、例えば、商用電源からの交流電圧を整流・平滑する市販のコンバータやバッテリから得られる。インバータ主回路３は、直流入力端子間に各相２個のスイッチング素子（Ｔ１〜Ｔ３とＴ４〜Ｔ６）をそれぞれ直列接続し、それらの直列接続点を３相交流端子とする。各スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６は、それぞれ、逆並列に還流ダイオードＤ１〜Ｄ６を備えている。
【００２８】
このインバータ主回路３は、直流電源１から供給される電力と、ゲート駆動回路１１からのゲート駆動信号に基づき、可変電圧・可変周波数の３相交流電圧を作り、同期モータの巻線８へ供給する。ゲート駆動信号は、モータ制御手段４から出力された駆動信号に応じて生成される。
【００２９】
＜位置センサ９の説明＞
位置センサ９は、同期モータの巻線８に発生する誘起電圧と一定の位相関係をもつ位置センサ信号ＶＨＵ〜ＶＨＷをモータ制御手段４へ出力する。位置センサ９には、例えば、低価格なホールＩＣなどが用いられる。また、ホールＩＣの代わりに、より低コストであるホール素子を用いる場合もある。ホール素子の場合、各ホール素子の出力電圧は２つの端子間の電圧である。通常ホール素子の出力電圧は、１Ｖ以下の微小電圧であるため、アンプを用いて信号を増幅する必要がある。
【００３０】
ここでは、図２の同期モータを構成するロータの磁極説明図に示すように、同期モータ５を構成するロータ５Ａの周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁された８つの磁極を有する８極モータに対して、３個の位置センサ９を、機械角３０度間隔に取り付けた場合を例に説明する。
【００３１】
なお、図１および図２では、３個のホールＩＣを用いているが、位置センサは２個または１個でもよいし、モータの極数も４極でも１２極でもｎ極でも良い。
【００３２】
図３は、本発明の一実施例による相誘起電圧と位置センサ信号と位置信号間隔時間Ｔｉの関係図である。位置センサ９がホールＩＣの場合の、各相位置センサ信号ＶＨｕ，ＶＨｖ，ＶＨｗと、相誘起電圧Ｅｕ，Ｅｖ、Ｅｗの関係を示す。なお、後述する位置信号間隔時間Ｔｉも同時に示す。
【００３３】
図３に示すように、位置センサ信号は、各相誘起電圧に対して、負論理、かつ相誘起電圧に一致の関係の出力信号ＶＨｕ，ＶＨｖ，ＶＨｗを出力する。なお、本実施例では、位置センサ信号と相誘起電圧の関係を図３のように示したが、例えば、正論理、かつ相誘起電圧に一致の関係でも、負論理、かつ電気角３０度遅れの関係でも、任意の関係でも良い。
【００３４】
＜モータ制御手段の説明＞
次に、モータ制御手段４について説明する。
【００３５】
モータ制御手段４は、モータ速度演算部４１、モータ速度指令受信部４２、速度制御部４３、位相生成部４４、駆動信号形成部４５、搬送波出力部４６とから構成されている。前記モータ制御手段４は、例えば、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと略す）、ディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）などにより実現できる。本実施例では、マイコンを用いて説明する。
【００３６】
＜マイコンの処理内容＞
モータ速度指令受信部４２は、モータの外部から入力された速度指令情報Ｖｓｐを受信し、速度指令値ω*に換算し速度制御部４３へ伝達する。モータ速度演算部４１は、位置センサ信号ＶＨｕ〜ＶＨｗに基づきモータ機械角周期のデータを用いて回転速度を演算し、演算結果の速度検出値ω１を速度制御部４３と位相生成部４４へ出力する。速度制御部４３は、モータ速度指令受信部４２からの速度指令値ω*とモータ速度演算部４１からの速度検出値ω１の偏差を求め、偏差が０に近づくように３相インバータが出力する交流電圧の大きさと周波数を調整する電圧調整値を駆動信号形成部４５へ出力する。また、位相生成部４４は、前記速度検出値ω１を用いて位相を生成し、駆動信号形成部４５へ出力する。駆動信号形成部４５では、速度制御部４３からの電圧調整値および位相生成部４４からの位相とから３相出力波形を生成し、搬送波出力部４６の搬送波とを用いて、駆動信号を作成し、ゲート駆動回路１１へ出力する。
【００３７】
以上が、本発明の一実施例による同期モータの制御装置の全体概略構成である。
【００３８】
＜ソフト処理フローの説明＞
次に、モータ制御手段４を実現したマイコン内部の制御及び処理のうち、本発明の実施例の説明に必要な部分をフローチャートにて説明する。
【００３９】
図５は、本発明の一実施例におけるメイン処理の処理フロー図である。また、図６にＰＷＭ割込み処理、図７に位置検出割込み処理、図８に制御周期割込み処理フローを示す。
【００４０】
メイン処理以外の割込み処理は、それぞれの割込みイベントが発生したときに処理が実行される。例えば、ＰＷＭ割込み処理は、ＰＷＭ半周期（例えば、３２ｋＨｚ）時に、位置検出割込み処理は、位置センサ信号の各エッジ入力時に、制御周期割込み処理は、制御周期タイマのオーバーフロー時に、それぞれ割込みが発生する。なお、上記は、割込み発生イベントの１例であり、モータ特性、モータに取り付けられた負荷の特性、またはモータの回転速度に応じて、割込み発生イベントを任意に設定しても良い。また、本実施例では、３つの割込みで記載しているが、３つより少ない割込みでも、３つより多い割込みでも良い。
【００４１】
＜メイン処理＞
図５のメイン処理について、説明する。
【００４２】
メイン処理は、ステップ５０１において、モータ速度指令受信部４２にて受信した速度指令値ω*を読込み、ステップ５０２で、インバータの駆動／停止の判定を行い、速度指令値ω*が規定値以上のとき、ステップ５０３で、インバータ駆動状態処理を実行し、速度指令値ω*が規定値未満のとき、ステップ５０４において、インバータ停止状態処理を行う。メイン処理は、通常、上記処理を繰返し実行しており、無限ループとなっている。ここで、インバータ駆動状態では、インバータ主回路３を構成するスイッチング素子をモータ制御手段４からのゲート駆動信号に基づき制御し、インバータ停止状態では、前記スイッチング素子を全てＯＦＦ固定状態とする。本処理は、本発明の要部ではないため、詳細な説明は省略する。
【００４３】
＜ＰＷＭ割込み処理＞
図６は、本発明の一実施例におけるＰＷＭ割込み処理のフローチャートである。
【００４４】
ＰＷＭ割込み処理は、位相更新ステップ６０１、各相印加電圧指令演算ステップ６０２、およびＰＷＭ出力ステップ６０３により構成されている。図６の処理は、前述の位相生成部４４および駆動信号形成部４５のソフト処理である。
【００４５】
ステップ６０１では、モータへの印加する電圧の内部位相θを下記式に従い更新する。
【００４６】
θ（ｍ＋１）＝θ（ｍ）＋ω１×Δｔ
ここで、ω１は、モータ速度演算部４１の出力である機械角周期（ロータ１回転：電気角ではｎ/２＝４周期）分の速度検出値データから算出した電気角周期（機械角周期×１／４）の速度検出値ω１である。Δｔは、演算周期（本実施例の場合は、ＰＷＭ半周期）である。本ステップにより、機械角周期分のデータに基づきモータへ印加する電圧の位相を電気角周期（機械角で９０度：図２参照）よりも十分短いＰＷＭ半周期毎に調整するため、モータ製造上のばらつきを吸収し、かつ位相を正しく、細かく、滑らかに調整することが可能となる。ステップ６０２では、速度制御部４３で演算した電圧調整値に基づく印加電圧振幅情報と前述の位相情報に従い、互いに１２０度の位相差を有する各相印加電圧指令ＶＵＭ，ＶＶＭ，ＶＷＭを出力する。
【００４７】
図１０に、Ｕ相印加電圧指令ＶＵＭと内部位相θの関係の１例を示す。図１０の印加電圧指令は、３相変調で示しているが、２相変調でも構わない。
【００４８】
次に、ステップ６０３では、ステップ６０２で算出した各相印加電圧指令ＶＵＭ，ＶＶＭ，ＶＷＭと搬送波との比較し、インバータ主回路３を駆動する信号を形成する。
【００４９】
＜位置検出処理＞
図７は、本発明の一実施例における位置検出割込み処理のフローチャートである。
【００５０】
本処理は、位置センサ信号のエッジ毎に割込み処理として起動し、位置検出割込み回数更新ステップ７０１、位置信号間隔時間取込みステップ７０２、速度演算ステップ７０３、および速度検出値の格納ステップ７０４により構成されている。この処理は、主に、前述のモータ速度演算部４１のソフト処理である。
【００５１】
図３は、位置センサ信号と位置信号間隔時間Ｔｉの説明図、図４は、位置信号間隔時間格納エリアの説明図である。図７のフローチャートのステップに合わせて説明する。
【００５２】
ステップ７０１では、位置センサ信号変化周期に発生する割込みの発生回数ｉを更新する。発生回数ｉは、機械角周期（ロータ１回転）毎にリセットされ、本実施例の場合、発生回数ｉが２４回を超え２５回となる時は、１回に戻る。その後、ステップ７０２では、位置信号間隔時間Ｔｉをステップ７０１の割込み発生回数ｉに基づき、当該の格納エリアに格納する。例えば、割込み発生回数が３回目の時は、位置信号間隔時間Ｔ３格納エリアに格納する。位置信号間隔時間Ｔｉは、機械角周期分の間隔時間を確保でき、Ｔｉ（ｉ＝１〜２４）のすべてが、それぞれ、順次各１周期後に上書きされる。
【００５３】
なお、図３および図４は、位置センサ３個の場合であり、位置センサ２個の場合は１６個にするなど、位置センサの個数および割込みの発生回数に応じて間隔時間Ｔｉのエリア数を変更しても良い。また、本割込み処理では、位置センサ信号のエッジ割込みをインプットキャプチャ割込みにて行っているため、位置センサ信号のエッジ割込み時の時間、すなわち位置信号間隔時間Ｔｉが自動的に確保されている。
【００５４】
ステップ７０２は、前記間隔時間Ｔｉをレジスタから読込み、専用のＲＡＭエリアに保管するステップである。なお、本実施例では、エッジ割込みの例で記述しているが、位置センサ９の変化周期で割込みを起動させれば良いし、例えば、ＰＷＭ割込み周期で位置センサ信号の変化を監視し、変化したときに位置検出割込みを発生させても良い。
【００５５】
次に、ステップ７０３では、機械角周期分の２４個の前記位置信号間隔時間Ｔｉのデータを用いて平均化した後、機械角周期（最新のロータ１回転分）の速度検出値ωｍを算出し、前記機械角周期の速度検出値ωｍから電気角周期の速度検出値ω１を算出する。この例の場合には、「電気角周期の速度検出値ω１＝１／４×機械角周期の速度検出値ωｍ」となる。ステップ７０４では、ステップ７０３で算出した機械角周期の速度検出値ωｍ、および電気角周期の速度検出値ω１を格納する。
【００５６】
図１１は、８極のモータを外部より一定速度で駆動させた時の前記モータの誘起電圧波形であり、図１２は、前述の図１１の誘起電圧波形より算出した電気角周期の回転数検出値および機械角周期の回転数検出値である。
【００５７】
図１２より、電気角周期毎の回転数検出値のばらつきを機械角周期毎の回転数検出値とすることで、電気角周期の速度ばらつきを低減可能であることが分かる。すなわち、本処理を実施することにより、機械角周期誤差を含むモータにおいても、誤差を吸収し、低騒音、低振動なモータ制御装置を実現できる。
【００５８】
＜制御周期割込み処理＞
図８は、本発明の一実施例における制御周期割込み処理のフローチャートを示す。
【００５９】
本処理は、制御周期タイマのオーバーフロー時、または、位置検出割込み処理に連動して、割込み処理として起動する。本処理は、速度制御処理ステップ８０１により構成されており、前述の速度制御部４３のソフト処理である。
【００６０】
図９は、本発明の一実施例における速度制御処理フローを示す。
【００６１】
この速度制御処理では、ステップ９０１にて、モータ速度指令受信部４２にて受信した速度指令値ω*と、位置検出処理にて機械角周期データを用いて算出した前記電気角周期の速度検出値ω１を用いて、前記速度指令値ω*と前記速度検出値ω１の偏差を算出する。次に、ステップ９０２では、前記偏差を入力として、比例積分演算を行い、前記偏差が０に近づくように電圧調整値を演算する。ステップ９０３では、ステップ９０２で算出した電圧調整値を格納する。
【００６２】
以上に説明した本発明の望ましい一実施例においては、８極の磁極を有する同期モータ５と、この同期モータに可変電圧・可変周波数の３相交流電圧を供給する３相インバータ３と、前記同期モータの磁極位置を検出する位置センサ９と、この位置センサの出力信号を用いて前記３相インバータの駆動信号を出力するモータ制御手段４とを具備した同期モータの制御装置を対象としている。
【００６３】
ここで、前記位置センサ９は、電気角で２π/３の間隔を置いて配置された３個の位置センサ９Ａ〜９Ｃを備え、前記モータ制御手段４は、３個の前記位置センサの出力信号が、８極の前記磁極のそれぞれによって、ロータ５Ａの１回転あたり３個×８極＝２４回変化する毎に、前記同期モータのロータ磁極における電気角４周期（ロータ１回転）分の前記位置センサの出力信号に基いて、前記同期モータの回転速度を演算している。
【００６４】
この本発明の一実施例によれば、同期モータに取り付けられた位置センサの信号変化周期で前記同期モータの回転速度を機械角周期（ロータ１回転分）のデータを用いて演算し、得られた回転速度が速度指令に近づくように制御することより、モータ製造時の着磁ばらつき、および磁石取付けばらつきなどの機械角周期誤差を含むモータにおいてもその誤差を吸収し、速度変動を抑えた低騒音、低振動な同期モータを実現できる。
【００６５】
加えて、前記回転速度から内部位相を生成し、かつ電気角周期に対し十分短い周期で位相を更新することにより、機械角周期誤差を含むモータにおいてもその誤差を吸収し、正しく、滑らかに位相を調整し、低騒音、低振動な同期モータを実現できる。
【００６６】
加えて、位置センサ信号変化周期で回転速度を演算することにより、モータ加減速時などの過渡状態でも追従可能な同期モータを実現できる。
【符号の説明】
【００６７】
１…直流電源、２…同期モータ制御装置、３…インバータ主回路、４…モータ制御手段、５…同期モータ、５Ａ…モータのロータ、８…巻線、９…位置センサ、９Ａ…位置センサＡ、９Ｂ…位置センサＢ、９Ｃ…位置センサＣ、１１…ゲート駆動回路、４１…モータ速度演算部、４２…モータ速度指令受信部、４３…速度制御部、４４…位相生成部、４５…駆動信号形成部、４６…搬送波出力部、Ｔ１〜Ｔ６…３相インバータ主回路を構成するスイッチング素子、Ｄ１〜Ｄ６…スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６に逆並列接続された還流ダイオード、ＶＨｕ〜ＶＨｗ…Ｕ〜Ｗ相位置センサ信号、ＶＵＭ〜ＶＷＭ…Ｕ〜Ｗ相印加電圧、Ｅｕ〜Ｅｗ…Ｕ〜Ｗ相誘起電圧。
【図１】
2010252499.tif 000003
【図２】
2010252499.tif 000004
【図３】
2010252499.tif 000005
【図４】
2010252499.tif 000006
【図５】
2010252499.tif 000007
【図６】
2010252499.tif 000008
【図７】
2010252499.tif 000009
【図８】
2010252499.tif 000010
【図９】
2010252499.tif 000011
【図１０】
2010252499.tif 000012
【図１１】
2010252499.tif 000013
【図１２】
2010252499.tif 000014