(57)【要約】【課題】入力電流波形の改善と、高力率化を実現するとともに、簡単な構成で精度の高い位相制御が可能なインバータ装置を提供する。【解決手段】直流電圧検出部１６は、電圧検出ユニット３０から与えられた直流電圧信号をモニタリングして、所定の電圧レベル以上となった場合に、検出信号をサンプリング判定部１７に出力する。サンプリング判定部１７は、検出信号に応じてモータ電流検出アンプ部６から与えられたモータ電流信号を所定のタイミングでＡ／Ｄ変換して取込む。位相差検出部８は、サンプリング判定部１７でＡ／Ｄ変換されたモータ電流信号のサンプリングデータについて、２個所のモータ駆動電圧位相期間ごとにサンプリングした各電流サンプリングデータを積算してモータ電流信号面積とし、両モータ電流信号面積の面積比を位相差情報として出力する。【選択図】図１
2010288331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相交流電源を入力とする整流回路と、
前記整流回路と接続され、前記整流回路で得られた直流電力を三相交流電力に変換するインバータと、
前記インバータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記整流回路を介して前記インバータに印加される直流電圧の値を検出する直流電圧検出部と、
前記インバータの特定の出力相の交流電圧の位相を検出する出力交流電圧検出部と、
前記特定の出力相の交流電流を検出する出力交流電流検出部と、
前記出力交流電圧と出力交流電流との位相差を検出する電圧／電流位相差検出部とを含み、
前記位相差検出部は、前記直流電圧検出部で検出された直流電圧の値が所定値以上である場合に、前記特定の出力相の交流電圧の位相を基準とした２個所の位相期間中の前記特定の出力相の交流電流信号の面積をそれぞれの位相期間で求め、２個所の位相期間中の交流電流信号の面積の面積比を算出して、これを位相差情報とする、インバータ装置。
【請求項２】
前記位相差検出部は、前記特定の出力相の交流電圧を基準とした２個所の位相期間中に、１位相期間当り流れる前記特定の出力相の交流電流信号をｎ回（ｎは１以上の整数）サンプリングし、サンプリングされた各電流サンプリングデータを積算して前記交流電流信号の面積として出力する、請求項１記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記インバータの母線間には極めて小容量のコンデンサを接続する、請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記インバータの出力側にモータを接続し、
前記位相差情報を用いてインバータ制御することにより、前記モータをセンサレス駆動する請求項１〜３のいずれかに記載のインバータ装置。
【請求項５】
前記モータは、複数相のモータコイルを含み、
前記インバータは、前記複数相のモータコイルそれぞれ対応して設けられ、対応するモータコイルに通電を行なう複数のスイッチング素子を含み、
前記制御装置は、
回転数の設定のための指令が与えられたことに応じて、前記モータを駆動するための駆動波データを前記複数相の各相ごとに作成する駆動波データ作成手段と、
前記位相差検出手段から出力される位相差情報を目標の値に制御するためのデューティ基準値を算出する位相差制御手段と、
前記駆動波データ作成手段から出力される各相の駆動波データと前記位相差制御手段から出力されるデューティ基準値とを乗算して、各相ごとの出力デューティを算出するデューティ算出手段と、
前記デューティ算出手段によって算出された各相ごとの出力デューティに従って、各スイッチング素子の導通を制御するパルス幅変調信号を生成するＰＷＭ作成部とをさらに含む、請求項４記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はインバータ装置に関し、例えば複数相のコイルを備えた同期モータをセンサを用いることなく駆動できるようなインバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数相のコイルを備えた同期モータを駆動する場合、モータロータに対して適切なタイミングでモータ電流を流すことおよびコイル端子に電圧を印加することのいわゆる通電タイミングの最適化が重要となっていた。この通電タイミングの基準を検出するために、逆起電圧を検出する方式や、ゼロクロス電流位相を検出する方式等、種々の方式が存在する。
【０００３】
たとえば、モータロータ位置センサを用いずにモータを制御・駆動するいわゆるセンサレス駆動においては、モータコイルへの通電を行なう際に、モータの回転によってモータコイルに発生する逆起電圧をモータコイル端子から検出する方式がある。
【０００４】
また、特開平５−２３６７８９号公報に示される駆動装置は、モータ電流ゼロクロス時におけるモータ電圧位相を検出し、この電圧位相を基準とするモータ電流位相を検出して、このモータ電流位相が所望の電流位相となるように電圧指令、あるいは周波数指令を演算する方式が示されている。
【０００５】
また、本願出願人による、特開２００１−１１２２８７号公報には、２ヶ所の交流電圧の位相期間ごとに各交流電流検出値を積算して交流電流信号面積とし、両交流電流信号面積の面積比を交流電圧／電流位相差情報として検出することにより、ゼロクロス時における電圧位相を検出する場合よりも精度の高い位相制御が可能な方式が示されている。
【０００６】
図７は、従来の一般的なインバータ装置の構成である。
図７を参照して、ステータに複数相（３相）のコイル，ロータに永久磁石を備えた同期モータ１００を駆動するために、インバータ装置は、インバータ１５０とコンバータ回路１３０とＡＣ電源１６０と、コイル１７０と、電流センサ１８０と、コントローラ１１０とから構成されている。
【０００７】
同期モータ１００はインバータ１５０によって駆動され、インバータ１５０にはコンバータ回路１３０からＡＣ電源１６０を直流に変換して与えられる。
【０００８】
具体的には、コンバータ回路１３０は、ダイオード１２２〜１２８で形成されるダイオード全波整流回路１２０と、母線間の平滑コンデンサ１４０とを含み、平滑コンデンサの容量は、直流電圧波形のリップルを改善できる程度に十分大きい。
【０００９】
このコンバータ回路１３０により、ＡＣ電源１６０の交流電圧が直流電圧に変換されてインバータ１５０に供給される。
【００１０】
コイル１７０は、コンバータ回路１３０に供給される交流電源の力率を改善する目的で設けられたものである。
【００１１】
図８は、直流電圧の波形と、Ｕ相モータ電流との関係を説明する図である。
図８（ａ）に示されるように、平滑コンデンサ１４０の容量が十分大きい場合には、直流電圧波形のリプルが改善されて、一定の直流電圧がインバータ１５０に供給される。
【００１２】
図８（ｂ）は、電流センサ１８０により、検出したＵ相の電流波形を説明する図である。
【００１３】
図８（ｂ）に示されるように、直流電圧波形のリプルが改善されて一定の直流電圧がインバータ１５０に供給されるためインバータ１５０から同期モータ１００を駆動するＵ相モータ電流は、振幅が一定の安定した波形として検出される。
【００１４】
一方で、上記のような従来の構成においては、入力電流波形の改善と、高力率化が得にくいという問題があるため、特開２００２−５１５８９号公報においては、コイル１７０を用いず、また、インバータの母線間には従来の平滑コンデンサの１/１００程度の小容量のコンデンサを用いることで故意に直流電圧に電源の２倍の周波数のリプルを発生させ、簡易な方式で入力電流波形の改善と、高力率化を実現する方式が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平５−２３６７８９号公報
【特許文献２】特開２００１−１１２２８７号公報
【特許文献３】特開２００２−５１５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記方式を採用した場合には、直流電圧波形のリプルを改善するコイル１７０が設けられていないため図９（ａ）に示されるように直流電圧に電源の２倍の周波数のリプルが発生する。
【００１７】
これに伴い、図９（ｂ）に示されるようにインバータ出力側の交流電流の変動も大きく、直流電圧の値が小さいところではモータ電流の値も小さい。そのため、特開２００１−１１２２８７号公報に示される方式においても十分な交流電圧／電流位相差情報の検出精度を確保することが難しく、精度の高い位相差情報を取得して制御することは難しい。
【００１８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、入力電流波形の改善と、高力率化を実現するとともに、簡単な構成で精度の高い位相制御が可能なインバータ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明のある局面に従うインバータ装置は、単相交流電源を入力とする整流回路と、整流回路と接続され、整流回路で得られた直流電力を三相交流電力に変換するインバータと、インバータを制御する制御装置とを備える。好ましくは、制御装置は、整流回路を介してインバータに印加される直流電圧の値を検出する直流電圧検出部と、インバータの特定の出力相の交流電圧の位相を検出する出力交流電圧検出部と、特定の出力相の交流電流を検出する出力交流電流検出部と、出力交流電圧と出力交流電流との位相差を検出する電圧／電流位相差検出部とを含み、位相差検出部は、直流電圧検出部で検出された直流電圧の値が所定値以上である場合に、特定の出力相の交流電圧の位相を基準とした２個所の位相期間中の特定の出力相の交流電流信号の面積をそれぞれの位相期間で求め、２個所の位相期間中の交流電流信号の面積の面積比を算出して、これを位相差情報とする。
【００２０】
好ましくは、位相差検出部は、特定の出力相の交流電圧を基準とした２個所の位相期間中に、１位相期間当り流れる特定の出力相の交流電流信号をｎ回（ｎは１以上の整数）サンプリングし、サンプリングされた各電流サンプリングデータを積算して交流電流信号の面積として出力する。
【００２１】
好ましくは、インバータの母線間には極めて小容量のコンデンサを接続する。
好ましくは、インバータの出力側にモータを接続し、位相差情報を用いてインバータ制御することにより、モータをセンサレス駆動する。
【００２２】
好ましくは、モータは、複数相のモータコイルを含み、インバータは、複数相のモータコイルそれぞれ対応して設けられ、対応するモータコイルに通電を行なう複数のスイッチング素子を含み、制御装置は、回転数の設定のための指令が与えられたことに応じて、モータを駆動するための駆動波データを複数相の各相ごとに作成する駆動波データ作成手段と、位相差検出手段から出力される位相差情報を目標の値に制御するためのデューティ基準値を算出する位相差制御手段と、駆動波データ作成手段から出力される各相の駆動波データと位相差制御手段から出力されるデューティ基準値とを乗算して、各相ごとの出力デューティを算出するデューティ算出手段と、デューティ算出手段によって算出された各相ごとの出力デューティに従って、各スイッチング素子の導通を制御するパルス幅変調信号を生成するＰＷＭ作成部とをさらに含む。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のある局面に従うインバータ装置における制御装置の位相差検出部は、直流電圧検出部で検出された直流電圧の値が所定値以上である場合に、特定の出力相の交流電圧の位相を基準とした２個所の位相期間中の特定の出力相の交流電流信号の面積をそれぞれの位相期間で求め、２個所の位相期間中の交流電流信号の面積の面積比を算出して、これを位相差情報とする。
【００２４】
当該構成により、直流電圧に大きなリプルが発生している条件において、直流電圧が所定値以上のモータ電流信号の振幅が大きい期間において、サンプリング値を取得して交流電圧／電流位相差情報を検出するため、入力電流波形の改善と、高力率化を実現することが可能である。
【００２５】
また、インバータの母線間に従来の平滑コンデンサの１/１００程度の小容量のコンデンサを用いることで、小型、軽量、低コストなインバータ装置を実現することが可能である。
【００２６】
さらに、この検出した交流電圧／電流位相差情報を用いてインバータ制御を行うことで、低騒音、低振動、高効率である正弦波通電をはじめとする１８０度通電によるモータ駆動において、ロータ位置を検知するセンサを用いず、安定な回転を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に従うインバータ装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に従うインバータ装置の直流電圧の波形と、Ｕ相のモータ電流との関係を説明する図である。
【図３】位相差情報検出の原理を説明する図である。
【図４】コントローラ７における位相差情報を検出する位相差検出ルーチンを説明するフロー図である。
【図５】サンプリングタイミングが到来したかをタイマの値などで検出して、サンプリングを開始させるサンプリング開始ルーチンを説明するフロー図である。
【図６】モータ電流信号ｂとモータ駆動電圧位相情報ｃの波形図である。
【図７】従来の一般的なインバータ装置の構成である。
【図８】直流電圧の波形と、Ｕ相モータ電流との関係を説明する図である。
【図９】直流電圧の波形と、Ｕ相モータ電流との関係を説明する別の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を附してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２９】
図１を用いて、本発明の実施の形態に従うインバータ装置のブロック図について説明する。
【００３０】
図１を参照して、ステータに複数相（３相）のコイルとロータに永久磁石とを備えた同期モータ１を駆動するために、インバータ装置は、インバータ２と、コンバータ回路３と、ＡＣ電源４と、電流センサ５と、モータ電流検出アンプ部６と、マイクロコンピュータであるコントローラ７とから構成されている。
【００３１】
同期モータ１は、インバータ２によって駆動され、インバータ２にはコンバータ回路３からＡＣ電源４の交流電圧を直流に変換して与えられる。
【００３２】
具体的には、コンバータ回路３は、複数のダイオード２２〜２８を含み、全波整流回路２０が形成される。また、母線間に小容量コンデンサ４０が設けられる。本例において、小容量コンデンサ４０は、１００μＦ以下のものを用いることとする。具体的には、負荷側である同期モータ１の回生エネルギーによるインバータ２の半導体素子の耐圧破壊防止を考慮して１０〜２０μＦ程度のコンデンサを用いることが可能である。
【００３３】
また、電圧検出ユニット３０が母線間に設けられ、電圧検出ユニット３０で検出された直流電圧信号は、コントローラ７に与えられる。
【００３４】
電流センサ５は、モータコイル端子Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の中で特定相（図１ではＵ相）に流れるモータ電流ａを検出する。電流センサ５で検出されたモータ電流は、モータ電流検出アンプ部６に与えられる。そして、モータ電流検出アンプ部６において、所定量増幅し、そして、オフセット加算したモータ電流信号ｂがコントローラ７に与えられる。
【００３５】
コントローラ７は、位相差検出部８と、目標位相差情報格納部９と、加算部１０と、ＰＩ演算部１１と、回転数設定部１２と、正弦波データテーブル１３と、正弦波データ作成部１４と、ＰＷＭ作成部１５と、直流電圧検出部１６と、サンプリング判定部１７との各処理をソフト的に行なう。本実施例においては、特開２００１−１１２２８７号公報に記載される位相制御方式と同様の方式により位相制御を実行する。
【００３６】
直流電圧検出部１６は、電圧検出ユニット３０から与えられた直流電圧信号をモニタリングして、そして、所定の電圧レベル（本例においてはＶａ）以上となった場合に、所定の電圧レベル以上であることを示す検出信号をサンプリング判定部１７に出力し、所定の電圧レベル（本例においてはＶａ）未満となった場合には、所定の電圧レベル未満であることを示す検出信号をサンプリング判定部１７に出力する。
【００３７】
サンプリング判定部１７は、直流電圧検出部１６からの検出信号に応じてモータ電流検出アンプ部６から与えられたモータ電流信号を所定のタイミングでＡ／Ｄ変換して取込む。
【００３８】
位相差検出部８は、サンプリング判定部１７でＡ／Ｄ変換されたモータ電流信号のサンプリングデータについて、２個所のモータ駆動電圧位相期間ごとにサンプリングした各電流サンプリングデータを積算してモータ電流信号面積とし、両モータ電流信号面積の面積比を位相差情報として出力する。
【００３９】
目標とする位相差情報は目標位相差情報格納部９に格納される。目標位相差情報と位相差情報との誤差データは加算部１０によって算出される。ＰＩ演算部１１は算出された誤差データに対して比例誤差データおよび積分誤差データを算出してデューティ基準値を出力する。なお、加算部１０とＰＩ演算部１１とによって位相差制御部が構成される。
【００４０】
回転数設定部１２は同期モータ１の回転数指令を設定し、正弦波データテーブル１３は所定のデータ個数のテーブルを含む。正弦波データ作成部１４は回転数指令と時間経過に従って正弦波データテーブル１３からモータコイルＵ，Ｖ，Ｗ各相に対応した正弦波データを読出すとともに、Ｕ相の正弦波データからＵ相のモータ駆動電圧位相情報ｃを出力する。ＰＷＭ作成部１５は正弦波データとデューティ基準値とから各相ごとにインバータ２の駆動素子にＰＷＭ波形を出力する。
【００４１】
なお、電流センサ５はコイルとホール素子で構成されたいわゆる電流センサでもよく、カレントトランスでもよい。
【００４２】
また、本例においては、Ｕ相について検出する場合について説明するが、１相だけでなく各相のモータ電流を検出するとさらに高精度にすることができる。さらに、正弦波データの作成は正弦波データテーブル１３をもとに作成せずに、演算によって作成してもかまわない。さらに、各構成要素８〜１７の構成要素はコントローラ７でソフト的に処理されるようにしたが、特にこれに限ることなく同様の処理をしていればハード構成で構成してもよい。
【００４３】
なお、モータの駆動波形は正弦波とした場合についての構成であるが、正弦波形にすることで滑らかなモータ電流の供給が可能となるために振動，騒音が少なくできる。しかしながら、これに限らず、モータロータの磁束に合せたモータ電流が得られるような駆動波形を通電すれば、より高効率な駆動が可能となる。
【００４４】
２個所のモータ駆動電圧位相期間で検出された２つのモータ電流信号面積は、位相差検出部８で面積比が計算され、この結果が位相差情報とされる。この位相差情報と目標位相差情報との誤差量に対してＰＩ演算部１１でＰＩ演算が行なわれ、ＰＷＭ作成部１５はその出力であるデューティ基準値と別途回転指令から求まる正弦波データとから、その都度の出力デューティ比を計算してＰＷＭ信号を作成し、インバータ２を介してモータコイルに印加することで同期モータ１が駆動される。
【００４５】
すなわち、モータ駆動電圧（出力デューティ）に対するモータ電流位相差を一定に制御するための位相差制御フィードバックループによって駆動電圧の大きさ（ＰＷＭデューティのデューティ幅）を決定し、同期モータ１を所望の回転数で回転させるために所望の周波数で出力される正弦波データによって回転数を決定する。これによって、所望の位相差，所望の回転数でモータを駆動・制御することができる。
【００４６】
なお、モータ起動時は各相に強制的に通電し、回転磁界を与えていき、強制励磁で行ない、通常駆動時に上記方法で制御を行なえばよい。
【００４７】
ここで、この発明の位相差制御によって同期モータが駆動・制御できることは特開２００１−１１２２８７号公報に記載されるとおりである。
【００４８】
本実施の形態においては、主に、上記位相差制御を実行するに当たり、直流電圧に大きなリプルが発生している条件においても、上記位相差制御を実行する方式について説明する。
【００４９】
図２を用いて、本発明の実施の形態に従うインバータ装置の直流電圧の波形と、Ｕ相のモータ電流との関係を説明する。
【００５０】
図２（ａ）に示されるように、図９（ａ）と同様に、本例においてはコイル１７０が無いため、直流電圧波形には、尖った波形であるリプルが発生している。
【００５１】
図２（ｂ）には、当該直流電圧に対するＵ相の電流波形が示されている。
本実施の形態においては、インバータ２に供給される直流電圧が所定値レベル以上である場合において、モータ電流のサンプリングデータを取得する。本例においては、直流電圧が所定値Ｖａ以上である場合のＵ相モータ電流のサンプリングデータを取得する。
【００５２】
ここでは、点線の部分が、Ｕ相モータ電流波形において、サンプリングデータを利用しない部分を指し示している。一方、実線の部分がＵ相モータ電流波形においてサンプリングデータを利用する部分を指し示している。
【００５３】
続いて、この発明の位相差情報の検出の処理について説明する。
図３を用いて位相差情報検出の原理を説明する。
【００５４】
図３（ａ）を参照して、Ｕ相のモータ電流ａは０レベルを中心としたほぼ正弦波状の波形とする。このモータ電流ａをモータ電流検出アンプ部６によって増幅し、オフセット設定してモータ電流信号ｂを作成する。これはモータ電流ａをコントローラ７に内蔵されているＡ／Ｄ変換器の変換可能電圧範囲（たとえば０〜＋５Ｖ）に合せるために行なわれる。
【００５５】
また、Ｕ相のモータ駆動電圧位相情報ｃは正弦波データ作成部１４でＵ相の正弦波データから作成される。なお、モータ駆動電圧位相情報ｃは、実際には正弦波波形とする必要はなく、位相情報だけがわかっていればよい。
【００５６】
位相差検出部８には図３（ｂ）に示すようなモータ電流信号ｂと図３（ｃ）に示すモータ駆動電圧位相情報ｃが入力される。位相差検出部８では、モータ駆動電圧位相情報ｃから予め決められた所定の位相期間θ０，θ１においてモータ電流信号ｂのサンプリングを所定のサンプリング位相（サンプリングタイミング）ｓ０〜ｓ３で１位相期間当りｎ回（図４の場合２回）行ない、各位相期間θ０およびθ１でのモータ電流信号面積をそれぞれＩＳ０およびＩＳ１として、各々サンプリングされて電流サンプリングデータを積算する。
【００５７】
すなわち、
Ｉｓ０＝Ｉ０＋Ｉ１
Ｉｓ１＝Ｉ２＋Ｉ３
そして、各モータ電流信号面積Ｉｓ０，Ｉｓ１の比を計算してこれを位相差情報とする。
【００５８】
図４は、コントローラ７における位相差情報を検出する位相差検出ルーチンを説明するフロー図である。
【００５９】
図５は、サンプリングタイミングが到来したかをタイマの値などで検出して、サンプリングを開始させるサンプリング開始ルーチン（タイマ割込ルーチン）を説明するフロー図である。なお、特にこのような処理構成でなくても同様の考え方で処理を行なっていればよい。
【００６０】
図４を参照して、ステップＳ２において、サンプリング位相ｓ０のサンプリングタイミングを、モータの回転数とタイマのカウント周期から、サンプリング開始ルーチンの割込値として設定し、サンプリング回数ｎなどの各変数を初期化する。これはモータ回転開始直後、あるいは位相期間θ０の直後または位相期間θ０の前に１度だけ行なわれ、それ以降のサンプリングタイミング設定はサンプリング開始ルーチンで行なわれる。
【００６１】
ステップＳ４以降はループ処理であり、ステップＳ２が行なわれた後は、位相差情報の検出が終了するまでこのループ処理が繰返され、次回の位相期間θ０で再度ループ処理が行なわれる。ステップＳ４では、サンプリング判定部１７においてサンプリング開始ルーチンで開始指令されたサンプリングが終了したかを検出する。終了していればステップＳ６に進み、終了していなければ以下の処理が行なわれるが、ループ処理中なので結果的にサンプリングが終了したかを検出し続けることとなる。
【００６２】
そして、次に、モータ電圧が所定の電圧（本例においてはＶａ）以上であるかどうかを判断する（ステップＳ６）。具体的には、サンプリング判定部１７は、直流電圧検出部１６から所定の電圧レベル以上であることを示す検出信号の入力があるかどうかを判断する。
【００６３】
ステップＳ６において、モータ電圧が所定の電圧以上であると判断された場合（ステップＳ６においてＹＥＳ）には、次に、電流のサンプリング値を読み込む（ステップＳ８）。具体的には、直流電圧検出部１６から所定の電圧レベル以上であることを示す検出信号の入力がある場合には、サンプリング判定部１７から電流のサンプリング値を位相差検出部８に出力する。
【００６４】
そして、次に、ステップＳ１２においてサンプリング回数が１回更新される。具体的には、位相差検出部８において以降の処理が実行される。
【００６５】
次に、ステップＳ１４において、現在の位相期間がθ０あるいはθ１かが判断され、判断結果によってステップＳ１６またはＳ２２の処理を行なう。この判断はサンプリング回数ｎで行なえばよい。
【００６６】
ステップＳ１６あるいはＳ２２では、サンプリング回数が所定回数（２回あるいは４回）になったかを判断し、所定回数（２回あるいは４回）であれば、ステップＳ１８あるいはＳ２４の処理を行なう。
【００６７】
ステップＳ１８あるいはＳ２４では、それぞれの位相期間でのサンプリングが終了したものとして、電流サンプリングデータの積算（Ｉ０＋Ｉ１，Ｉ２＋Ｉ３）を行ない、モータ電流信号面積Ｉｓ０あるいはＩｓ１を計算する。ステップＳ２０では、モータ電流信号面積Ｉｓ０およびＩｓ１両方の計算が終了したかを判断し、終了していなければループ処理に戻る。
【００６８】
ステップＳ２６においては、モータ電流信号面積Ｉｓ０およびＩｓ１の計算が終了していたとして、両面積データの比（Ｉｓ０／Ｉｓ１）を計算して、これを位相差情報とする。
【００６９】
そして、次に、検出した位相差情報を保存する（ステップＳ２８）。そして、一連の位相差検出ルーチン（ループ処理）が終了する。
【００７０】
一方、ステップＳ６において、モータ電圧が所定の電圧未満であると判断された場合（ステップＳ６においてＮＯ）には、次に、電流のサンプリング値を無効とする（ステップＳ９）。そして、位相差検出ルーチンの処理を終了する。モータ電圧が所定の電圧未満である場合には、モータ電流の振幅も小さいため誤差の影響が大きい。それゆえ、誤差の影響が大きいモータ電流のサンプリング値を用いた位相差情報では精度の高い位相制御が難しいため位相差検出ルーチンの処理を終了する。この場合には、保存されている位相差情報に基づいて、位相制御が実行されることになる。すなわち、位相差情報は更新されず、次の位相差検出ルーチンの際にモータ電圧が所定の電圧以上の場合に更新された位相差情報に基づく位相制御が実行されることになる。
【００７１】
また、図４（ｂ）に示すサンプリング開始ルーチン（タイマ割込ルーチン）は、タイマ割込が設定されたサンプリングタイミングで処理が開始され、ステップＳ４０では次回のサンプリングタイミングを予め決めておいたサンプリング位相に従ってサンプリング開始ルーチンの割込値として設定される。
【００７２】
ステップＳ４２では、Ａ／Ｄ変換器に電流サンプリング開始を指示して終了する。
このように、サンプリング開始ルーチンの処理の中で次回のサンプリングタイミングの設定を行なうのは、現在のタイマカウント値がわかっている（≒今回のタイマ割込値）、現在のモータ電圧位相がわかっている（≒今回のサンプリング位相）ためであり、このようにすることで改めてタイマカウント値、モータ電圧位相を参照する必要がなくなり、効率的な処理が可能となる。
【００７３】
しかしながら、厳密には今回のタイマ割込値、今回のサンプリング位相は、割込が発生した時点での値であり、ステップＳ４０を行なう時点でのタイマカウント値、モータ電圧位相とはわずかながら異なってしまう。したがって、厳密なサンプリングタイミングの設定が必要であれば、その都度タイマカウント値およびモータ電圧位相を参照するのが望ましい。
【００７４】
ここで、モータ電流のサンプリングタイミングは、予め決めておいたサンプリング位相に従って、モータ回転数とタイマ周期とから、その都度所定の値にタイマ割込値を設定することで任意に決めることができる。この設定方法は具体的にはたとえばと同じく正弦波２周期でモータが１回転するとし、モータ回転数が３０００ｒｐｍのときにモータ電圧位相３０°のときにサンプリングを開始するとして、モータ電圧位相０°のときに設定を行ない、また電流サンプリングタイマのカウント分解能は１μｓｅｃとすると、モータ電圧位相が０°から３０°になるまでの時間は、正弦波１周期の時間が１０ｍｓｅｃなので、
０．０１［ｓ］＊３０［°］／３６０［°］＝８３３［μｓｅｃ］
であり、電流サンプリングタイマのカウントとしては、
８３３［μｓｅｃ］／１［μｓｅｃ／カウント］＝８３３［カウント］
となる。つまり、モータ電圧位相０°のときのタイマのカウント値に８３３を加算し、これをタイマ割込値とすれば、モータ電圧位相３０°でタイマ割込が発生して電流のサンプリングが開始される。なお、前述のようにモータ回転数は正弦波データの周期によって決まる、つまりコントローラ７側で決まるものであるので、正確なモータ電圧位相でのサンプリングが可能となる。
【００７５】
また２個所の位相期間でのサンプリングタイミングをどのように設定するかについては、各サンプリングタイミングは常にモータ電圧の同じ位相にサンプリングされ、１つの位相差情報に対しては１つのロータステータ相対位置あるいは駆動電圧（出力デューティ）が得られるようなタイミングであれば問題はない。
【００７６】
しかしながら、図３に示すように、モータ電圧位相９０°を中心として線対称となる位相で（位相９０°地点からの各サンプリングタイミングまでの位相が、それぞれの位相期間のサンプリングタイミングで同じとなる位相で、また言い換えれば実際の位相差が０のときには両モータ電流信号面積が同値として検出されるような位相で）、各位相期間における電流サンプリングを行なえば、位相差制御設計が容易となる。
【００７７】
さらに、モータ電圧位位相の各位相期間はまとまっている必要もなく、たとえば図３においてＩ０とＩ５の積算値は第１の位相期間のモータ電流信号面積とし、Ｉ２とＩ７の積算値を第２の位相期間のモータ電流信号面積と分割してもよく、これらは制御系の処理時間の余裕度などから決めればよい。
【００７８】
また、位相期間θ０とθ１における位相差情報（Ｉｓ０／Ｉｓ１）検出後の位相差検出は、位相期間θ１とθ２を利用して、位相差情報（Ｉｓ２／Ｉｓ１）の計算を行なうことでより高速な位相差情報の検出が可能となる。
【００７９】
ここで、モータ電流のサンプリングタイミングの設定、すなわちタイマ割込値の設定を簡略化する方法について説明する。
【００８０】
図６はモータ電流信号ｂとモータ駆動電圧位相情報ｃの波形図である。
図６において、モータ駆動電圧位相情報ｃに基づく所定の位相期間θ０，θ１間でのサンプリング回数はそれぞれ３回としている。ここで注目すべきは、各位相期間内での電流サンプリングタイミングを同じ値のサンプリング期間θｓ＝ａにしている、つまり同じ間隔でサンプリングを行なうことである。
【００８１】
前述のサンプリングタイミングの設定方法に従って、各位相期間の最初にθｓを計算した後は、以降のタイマ割込値では現在のタイマカウント値θｓを加算するだけでよい。
【００８２】
このように一定のタイミングとすることで、図５のステップＳ４０でのサンプリングタイミング設定、すなわちタイマ割込値の計算を軽減することができる。
【００８３】
上述の如く、本実施形態では、直流電圧に大きなリプルが発生している条件においても、直流電圧が所定の電圧以上の期間すなわちそれに基づいて生成されるモータ電流波形が十分得られる期間の有効なサンプリングデータを用いて簡単な構成で精度良く交流電圧／電流位相差情報を検出することができる。
【００８４】
したがって、従来の構成の如くコイルを用いず、また、インバータの母線間には従来の平滑コンデンサの１/１００程度の小容量のコンデンサを用いることが可能となり、簡易な方式で、入力電流波形の改善と高力率化を実現することが可能である。
【００８５】
また、インバータの母線間に従来の平滑コンデンサの１/１００程度の小容量のコンデンサを用いることで、小型、軽量、低コストなインバータ装置を実現することが可能である。
【００８６】
また、検出した交流電圧／電流位相差情報を用いてインバータ制御を行うことで、低騒音、低振動、高効率である正弦波通電をはじめとする１８０度通電によるモータ駆動において、ロータ位置を検知するセンサを用いず、安定な回転を行うことが可能である。
【００８７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８８】
１  モータ、２  インバータ、３  コンバータ回路、４  ＡＣ電源、５  電流センサ、６  モータ電流検出アンプ部、７  コントローラ、８  位相差検出部、９  目標位相差情報格納部、１０  加算部、１１  ＰＩ演算部、１２  回転数設定部、１３  正弦波データテーブル、１４  正弦波データ作成部、１５  ＰＷＭ作成部、１６  直流電圧検出部、１７  サンプリング判定部、２０  全波整流回路、３０  電圧検出ユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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