(57)【要約】【課題】回転磁石形三相交流モータを始動する際に、始動電流が一相に集中することを緩和できるモータの制御装置および制御方法を提供する。【解決手段】回転磁石形三相交流モータ９１のステータコイルに、インバータ９２を制御してコイル電流を通電する制御装置１であって、ロータの回転位置θを検出する位置検出手段４と、コイル電流ＩＵ、ＩＶを検出する電流検出手段５Ｕ、５Ｖと、要求トルクＴＲと回転位置θおよびコイル電流ＩＵ、ＩＶとに基づき所定の運転制御方式にしたがい制御出力信号Ｕ１〜Ｗ２を演算してインバータ９２に送出する運転制御手段（６３Ｄ他）と、三相交流モータ９１を始動する際に、所定の運転制御方式に代えて三相の始動電流瞬時値中の最大値を最小とする始動電流最小条件を満たす制御方式にしたがい前記制御出力信号Ｕ１〜Ｗ２を演算して前記インバータ９２に送出する始動制御手段（６３Ｓ他）と、を備える。【選択図】図２
2010233383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を有するロータおよびステータコイルを有するステータを備えた三相交流モータの前記ステータコイルに、インバータを制御してコイル電流を通電する三相交流モータの制御装置であって、
前記ロータの回転位置を検出する位置検出手段と、
前記コイル電流を検出する電流検出手段と、
前記三相交流モータに要求される要求トルクと検出した前記回転位置および前記コイル電流とに基づき所定の運転制御方式にしたがい制御出力信号を演算して前記インバータに送出する運転制御手段と、
前記三相交流モータを始動する際に、要求される始動トルクと検出した前記回転位置および前記コイル電流とに基づき、前記所定の運転制御方式に代えて三相の始動電流瞬時値中の最大値を最小とする始動電流最小条件を満たす制御方式にしたがい前記制御出力信号を演算して前記インバータに送出する始動制御手段と、
を備えることを特徴とする三相交流モータの制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記始動制御手段は、前記始動電流最小条件を満たす前記始動電流瞬時値のデータセットを、前記始動トルクおよび前記回転位置をパラメータとする始動電流マップにあらかじめ保持し、該始動電流マップを用いて前記制御出力信号を演算することを特徴とする三相交流モータの制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記運転制御手段および前記始動制御手段は、前記ロータ上の前記永久磁石の向きを基準とするｄｑ座標軸を用いて演算を行い、前記始動電流マップは、まず特定始動トルクを満たす対称三相のコイル電流の電流位相と実効値との関係を多数組求め、該電流位相および該実効値を前記ｄｑ座標軸上の２軸電流値に変換し、次に前記ロータが特定回転位置にある条件で前記２軸電流値を三相のコイル電流の電流位相および始動電流瞬時値に逆変換し、三相の該始動電流瞬時値中の最大値が最小となる電流位相を特定電流位相として求め、最後に該特定電流位相における２軸電流値を前記特定始動トルクおよび前記特定回転位置での前記始動電流瞬時値の前記データセットとする手順により作成されることを特徴とする三相交流モータの制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、前記所定の運転制御方式は、同一実効値の前記コイル電流に対して発生トルクを最大にできる電流位相に通電する最大トルク／電流制御方式であることを特徴とする三相交流モータの制御装置。
【請求項５】
永久磁石を有するロータおよびステータコイルを有するステータを備えた三相交流モータの前記ステータコイルに、インバータを制御してコイル電流を通電する三相交流モータの制御方法であって、
前記ロータの回転位置および前記コイル電流を検出する検出ステップと、
前記三相交流モータに要求される要求トルクと検出した前記回転位置および前記コイル電流とに基づき所定の運転制御方式にしたがい制御出力信号を演算して前記インバータに送出する運転制御ステップと、
前記三相交流モータを始動する際に、要求される始動トルクと検出した前記回転位置および前記コイル電流とに基づき、前記所定の運転制御方式に代えて三相の始動電流瞬時値中の最大値を最小とする始動電流最小条件を満たす制御方式にしたがい前記制御出力信号を演算して前記インバータに送出する始動制御ステップと、
を有することを特徴とする三相交流モータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転磁石形三相交流モータの制御装置および制御方法に関し、より詳細には、モータ始動時の始動電流を低減する制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータに永久磁石を設けステータにコイルを設けた回転磁石形交流モータに、インバータを制御してコイル電流を通電する制御装置が知られている。インバータを用いれば、コイル電流の周波数ならびに通電位相を制御することができ、パルス幅変調方式を始めとする制御方式が実用化されている。また、高い制御性を確保するために、必要とされる要求トルクに応じて電気入力を制御するだけでなく、ロータの回転位置およびコイル電流を逐次検出してフィードバック制御することが行われている。例えば、非特許文献１などに解説されている二軸理論では、ロータ上の永久磁石のＮ極の向きをｄ軸とし、ｄ軸から電気角９０度だけ回転した向きをｑ軸とし、ロータの回転位置を基にして三相のコイル電流ベクトルをｄｑ座標軸上の２軸電流に変換し、ｄｑ座標軸上で演算を行って制御量を求め、逆変換することで三相領域上の制御量を求めている。
【０００３】
二軸理論を用いた運転制御方式には、最大トルク／電流制御、力率１制御、最大効率制御などがある。各制御方式には得失があるので、通常は、モータの用途などを考慮して制御方式を取捨選択する（非特許文献１のｐ３２〜３３など）。このうち、最大トルク／電流制御は、同一実効値のコイル電流に対して発生トルクを最大にできる電流位相に通電する制御方式で、電流が限られている場合に効果的とされており、多用されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】武田洋次ほか共著、「埋込磁石同期モータの設計と制御」旺文社、２００１年１０月発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、二軸理論を用いて最大トルク／電流制御により三相交流モータを制御する場合、モータに要求される要求トルクおよびロータの回転位置から２軸電流が求められ、これを変換した三相のコイル電流が一意に決まる。この最大トルク／電流制御方式は、要求トルクを満たす電流実効値を最小とすることができるが、始動時に特別な配慮は為されていなかった。したがって、モータ始動時のロータの回転位置などに依存して、始動電流瞬時値が一相に集中するおそれがあった。加えて、始動トルク自体が大きい条件や、突入電流が重畳する条件などが重なると、ステータコイルの一相に過大な始動電流が流れて、発熱などによるダメージを受けるおそれがある。また、一相への電流集中は電源側のインバータにも生じるので、半導体パワースイッチ素子がダメージを受けるおそれもある。
【０００６】
このような、モータ始動時の一相への電流集中およびそれに伴うダメージのおそれは、最大トルク／電流制御方式にしたがって始動する限りは回避することができない。また、他の運転制御方式においても、同様のおそれが内包されている。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、回転磁石形三相交流モータを始動する際に、始動電流が一相に集中することを緩和できるモータの制御装置および制御方法を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する請求項１に係る三相交流モータの制御装置の発明は、永久磁石を有するロータおよびステータコイルを有するステータを備えた三相交流モータの前記ステータコイルに、インバータを制御してコイル電流を通電する三相交流モータの制御装置であって、前記ロータの回転位置を検出する位置検出手段と、前記コイル電流を検出する電流検出手段と、前記三相交流モータに要求される要求トルクと検出した前記回転位置および前記コイル電流とに基づき所定の運転制御方式にしたがい制御出力信号を演算して前記インバータに送出する運転制御手段と、前記三相交流モータを始動する際に、要求される始動トルクと検出した前記回転位置および前記コイル電流とに基づき、前記所定の運転制御方式に代えて三相の始動電流瞬時値中の最大値を最小とする始動電流最小条件を満たす制御方式にしたがい前記制御出力信号を演算して前記インバータに送出する始動制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記始動制御手段は、前記始動電流最小条件を満たす前記始動電流瞬時値のデータセットを、前記始動トルクおよび前記回転位置をパラメータとする始動電流マップにあらかじめ保持し、該始動電流マップを用いて前記制御出力信号を演算することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２において、前記運転制御手段および前記始動制御手段は、前記ロータ上の前記永久磁石の向きを基準とするｄｑ座標軸を用いて演算を行い、前記始動電流マップは、まず特定始動トルクを満たす対称三相のコイル電流の電流位相と実効値との関係を多数組求め、該電流位相および該実効値を前記ｄｑ座標軸上の２軸電流値に変換し、次に前記ロータが特定回転位置にある条件で前記２軸電流値を三相のコイル電流の電流位相および始動電流瞬時値に逆変換し、三相の該始動電流瞬時値中の最大値が最小となる電流位相を特定電流位相として求め、最後に該特定電流位相における２軸電流値を前記特定始動トルクおよび前記特定回転位置での前記始動電流瞬時値の前記データセットとする手順により作成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記所定の運転制御方式は、同一実効値の前記コイル電流に対して発生トルクを最大にできる電流位相に通電する最大トルク／電流制御方式であることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する請求項５に係る交流モータの制御方法の発明は、永久磁石を有するロータおよびステータコイルを有するステータを備えた三相交流モータの前記ステータコイルに、インバータを制御してコイル電流を通電する三相交流モータの制御方法であって、前記ロータの回転位置および前記コイル電流を検出する検出ステップと、前記三相交流モータに要求される要求トルクと検出した前記回転位置および前記コイル電流とに基づき所定の運転制御方式にしたがい制御出力信号を演算して前記インバータに送出する運転制御ステップと、前記三相交流モータを始動する際に、要求される始動トルクと検出した前記回転位置および前記コイル電流とに基づき、前記所定の運転制御方式に代えて三相の始動電流瞬時値中の最大値を最小とする始動電流最小条件を満たす制御方式にしたがい前記制御出力信号を演算して前記インバータに送出する始動制御ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明では、三相交流モータを始動する際に、所定の運転制御方式にしたがう運転制御手段に代えて、始動制御手段が三相の始動電流瞬時値中の最大値を最小とする始動電流最小条件を満たす制御方式で始動制御する。したがって、始動電流の一相への集中が緩和され、三相の始動電流瞬時値中の最大値が低減されて、ステータコイルやインバータの半導体パワースイッチ素子などがダメージを受けるおそれがなくなる。
【００１４】
請求項２に係る発明では、始動制御手段は、始動電流最小条件を満たす始動電流瞬時値のデータセットを始動電流マップにあらかじめ保持している。したがって、始動制御手段は、始動トルクおよび回転位置の条件に適合した始動電流瞬時値を始動電流マップ上から容易に探し出すことができる。これにより、制御出力信号を演算するための演算所要時間が短縮され、短いサイクルタイムで始動制御を行うことができる。
【００１５】
請求項３に係る発明では、運転制御手段および始動制御手段はｄｑ座標軸を用いて演算を行う。このため、三相／ｄｑ軸変換およびｄｑ軸／三相変換を併用することにより、特定始動トルクおよび特定回転位置での始動電流最小条件を満たす始動電流瞬時値のデータセットを求めることができる。この手順を、特定回転位置を変更して繰り返し、さらに特定始動トルクを変更して繰り返し行うことにより、あらゆる始動条件における始動電流瞬時値のデータセットを求め、始動電流マップを作成することができる。
【００１６】
請求項４に係る発明では、運転制御手段がしたがう所定の運転制御方式は、最大トルク／電流制御方式とされている。したがって、始動制御手段は、三相交流モータを始動する際に、最大トルク／電流制御方式に代えて始動電流最小条件を満たす制御方式にしたがい制御出力信号を演算してインバータに送出する、これにより、始動電流の一相への集中が緩和され、三相の始動電流瞬時値中の最大値が低減される。
【００１７】
請求項５に係る方法の発明では、所定の運転制御方式に代えて、三相の始動電流瞬時値中の最大値を最小とする始動電流最小条件を満たす制御方式で三相交流モータを始動制御する。したがって、始動時のコイル電流の一相への集中が緩和され、三相の始動電流瞬時値中の最大値が低減されて、ステータコイルやインバータの半導体パワースイッチ素子などがダメージを受けるおそれがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の三相交流モータの制御装置を説明する全体構成図である。
【図２】実施形態の制御装置において、電子制御装置部の処理機能を説明する機能ブロック図である。
【図３】実施形態の制御装置を用いた三相交流モータの制御フローを説明するフローチャートである。
【図４】制御フローで用いられる始動電流マップのイメージを説明する図である。
【図５】三相交流モータのトルク−電流特性図の一例である。
【図６】始動電流マップの作成手順を説明する図であり、（１）は２軸電流値一覧表、（２）は三相始動電流瞬時値一覧表である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための形態を、図１〜図６を参考にして説明する。図１は本発明の実施形態の三相交流モータの制御装置を説明する全体構成図である。図示されるように、実施形態の制御装置１は、三相交流モータ９１およびインバータ９２を制御するものであり、電子制御装置部２、ドライバ部３、回転位置センサ４、２個の電流センサ５Ｕ、５Ｖ、で構成されている。本発明では、センサ４、５Ｕ、５Ｖも、制御装置１の構成要素として考える。
【００２０】
三相交流モータ９１は、永久磁石を有する図略のロータと、スター結線されたステータコイルＵ、Ｖ、Ｗを有するステータと、で構成されている。永久磁石の極対数や、コイルＵ、Ｖ、Ｗの結線および極数に特別な制約はない。三相交流モータ９１にコイル電流を通電するために、インバータ９２と直流電源９３が配されている。インバータ９２は、制御装置１のドライバ部３から出力される三相のパルス幅制御信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２により制御され、直流電源９３の直流電圧ＤＶを断続して各コイルＵ、Ｖ、Ｗに印加するようになっている。インバータ９２には、周知の回路構成を用いることができる。
【００２１】
三相交流モータ９１のロータの回転位置を検出する位置検出手段として、レゾルバ４１およびＲ／Ｄ変換器４２からなる回転位置センサ４が配設されている。レゾルバ４１は、ロータ上の永久磁石に形成された磁界を検出し、磁界に比例する連続的なアナログ量を出力するものである。Ｒ／Ｄ変換器４２は、レゾルバ４１の出力を回転位置に比例したディジタル量の電気角に相当する位置信号θに変換し、電子制御装置部２に出力するようになっている。また、Ｕ相およびＶ相のステータコイルＵ、Ｖに流れるコイル電流ＩＵ、ＩＶを検出する電流検出手段として、２個の電流センサ５Ｕ、５Ｖが配設されている。さらに、三相交流モータ９１に要求される要求トルクＴＲが、図略の上位制御装置から電子制御装置部２に指令されるようになっている。
【００２２】
電子制御装置部２は、制御ロジック部２１、メモリ部２２、入力部２３、出力部２４などにより構成されている。制御ロジック部２１は、マイクロコンピュータを有してソフトウェアで動作し、ロータとともに回転するｄｑ座標軸上で内部演算を行うようになっている。メモリ部２２には、後述の始動電流マップなどが格納されている。入力部２３には、前述の位置信号θ、コイル電流ＩＵ、ＩＶ、要求トルクＴＲが入力されている。出力部２４は、ドライバ部３に三相電圧指令ｕ１，ｕ２、ｖ１、ｖ２、ｗ１、ｗ２を出力している。
【００２３】
次に、電子制御装置部２内部の詳細な処理機能について、図２を参考にして説明する。図２は、電子制御装置部２の処理機能を説明する機能ブロック図である。電子制御装置部２は、回転数演算部６１、三相／ｄｑ軸変換部６２、トルク／ｄｑ軸電流変換部６３、電流制御演算部６４、ｄｑ軸／三相変換部６５の各機能部で構成されている。電子制御装置部２は、運転制御手段および始動制御手段を兼ね、トルク／ｄｑ軸電流変換部６３での処理内容が始動制御部６３Ｓおよび運転制御部６３Ｄで異なり、他の機能部６１、６２、６４、６５では共通の処理が行われるようになっている。
【００２４】
回転数演算部６１は、回転位置センサ４の位置信号θを時間微分（差分）してロータの回転数Ｒｐｓを求め、トルク／ｄｑ軸電流変換部６３に送出する。三相／ｄｑ軸変換部６２は、まず、電流センサ５Ｕ、５Ｖで検出され伝送されたコイル電流ＩＵ、ＩＶを用い、電流ベクトル和がゼロであることから三相目のコイル電流ＩＷを演算する。次いで、位置信号θを含んだ変換公式により、三相領域のコイル電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを、ロータとともに回転するｄｑ座標軸上の２軸電流ｉｄ、ｉｑに変換し、電流制御演算部６４に送出する。
【００２５】
トルク／ｄｑ軸電流変換部６３は、要求トルクＴＲに基づき、必要とされる要求２軸電流ｉｄＲ、ｉｑＲを求めて、電流制御演算部６４に送出する。このとき、ロータの回転数Ｒｐｓがあらかじめ設定しておいた微少回転数Ｒ０に達していなければ始動時と判定し、達していれば運転時と判定して、処理内容を選択する。始動時には、始動制御部６３Ｓが、始動電流最小条件を満たす制御方式にしたがって始動電流マップから要求２軸電流ｉｄＲ、ｉｑＲを求める。運転時には、運転制御部６３Ｄが、最大トルク／電流制御方式にしたがって発生トルクを最大にできる電流位相から要求２軸電流ｉｄＲ、ｉｑＲを求める。トルク／ｄｑ軸電流変換部６３における始動時および運転時の処理内容については、後で詳細に説明する。
【００２６】
電流制御演算部６４は、まず、指令に基づいた要求２軸電流ｉｄＲ、ｉｑＲから検出に基づいた２軸電流ｉｄ、ｉｑを差し引いて電流偏差ｅｄ、ｅｑを求める。次に、電流偏差ｅｄ、ｅｑを小さくするように制御する電圧指示量ｖｄ、ｖｑをｄｑ座標軸上で求めてｄｑ軸／三相変換部６５に送出する。ｄｑ軸／三相変換部６５は、位置信号θを含んだ変換公式により、電圧指示量ｖｄ、ｖｑを三相領域に逆変換して三相電圧指令ｕ１、ｕ２、ｖ１、ｖ２、ｗ１、ｗ２を求め、ドライバ部３に出力する。
【００２７】
ドライバ部３は、パルス幅変調回路を主要部としており、電子制御装置部２から指令された三相電圧指令ｕ１〜ｗ２に基づき、パルス幅制御信号Ｕ１〜Ｗ２を生成して、インバータ９２に送出する。ドライバ部３には、周知の回路構成を用いることができる。
【００２８】
次に、上述のように構成された本発明の実施形態の交流モータの制御装置１の動作、処理内容について、図３を参考にして説明する。図３は、実施形態の制御装置１を用いた三相交流モータの制御フローを説明するフローチャートである。
【００２９】
図３の制御フロー中のステップＳ１で、まず電子制御装置部２に要求トルクＴＲの指令が入力される。次にステップＳ２で、電流センサ５Ｕ、５Ｖで検出されたコイル電流ＩＵ、ＩＶが電子制御装置部２に入力される。電子制御装置部２は、電流ベクトル和がゼロであることから、三相目のＷ相コイル電流ＩＷを自動演算する。ステップＳ３では、回転位置センサ４で検出された回転位置θが電子制御装置部２に入力される。ステップＳ４では、回転数演算部６１で回転数Ｒｐｓが演算される。ステップ５では、三相／ｄｑ軸変換部６２で、三相のコイル電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷがｄｑ座標軸上の２軸電流ｉｄ、ｉｑに変換される。
【００３０】
次のステップＳ６では、トルク／ｄｑ軸電流変換部６３で、回転数Ｒｐｓが微少回転数Ｒ０と比較され、始動時であればステップＳ７に進み、運転時であればステップＳ８に進む。ステップＳ７では、始動制御部６３Ｓにより、始動電流マップから要求２軸電流ｉｄＲ、ｉｑＲが求められる。図４は、電子制御装置部２のメモリ部２２に格納された始動電流マップのイメージを説明する図である。図示されるように、始動電流マップは、始動トルクＴＲおよび回転位置θをパラメータとして、始動電流最小条件を満たす電流位相φおよび要求２軸電流ｉｄＲ、ｉｑＲを表形式にマッピングしたものである。したがって、始動制御部６３Ｓは、始動時に指令された始動トルク（要求トルク）ＴＲと検出された回転位置θの条件に適合する要求２軸電流ｉｄＲ、ｉｑＲを容易に選択できる。この後、ステップＳ９に進む。
【００３１】
一方、ステップＳ８では、運転制御部６３Ｄにより、最大トルク／電流制御方式にしたがって要求２軸電流ｉｄＲ、ｉｑＲが求められる。図５は、三相交流モータ９１のトルク−電流特性図の一例であり、この図を用いて最大トルク／電流制御方式を説明する。図中の横軸は三相交流モータ９１のロータに対するコイル電流の電流位相φ（電気角）、縦軸はモータ９１の出力トルクＴＱを示している。また、１０本のグラフは、コイル電流実効値Ｉを５０Ａｒｍｓピッチのパラメータとする実測された特性である。この特性は、コイル電流実効値Ｉを一定に保ちつつ電流位相φを変えていったときの出力トルクＴＱの変化を示しており、山形状のグラフのピークで最大の出力トルクＴＱが得られることがわかる。
【００３２】
逆に、図５に例示されるように、要求トルクＴＲｘを満たす最小の電流実効値Ｉｘおよび電流位相φｘを求めることができ、これが最大トルク／電流制御方式の原理である。三相領域で求められた電流実効値Ｉｘおよび電流位相φｘは、ｄｑ座標軸上の要求２軸電流ｉｄＲ、ｉｑＲに変換される。この後、ステップＳ９に合流する。
【００３３】
ステップＳ９では、電流制御演算部６４で、まずステップＳ７またはステップＳ８で求められた要求２軸電流ｉｄＲ、ｉｑＲからステップ５で求められた２軸電流ｉｄ、ｉｑが差し引かれて電流偏差ｅｄ、ｅｑが求められる。次に、電流偏差ｅｄ、ｅｑを小さくするように制御する電圧指示量ｖｄ、ｖｑがｄｑ座標軸上で求められる。ステップ１０では、ｄｑ軸／三相変換部６５で、電圧指示量ｖｄ、ｖｑが三相領域の電圧指示量ｖＵ、ｖＶ、ｖＷに逆変換され、さらに三相電圧指令ｕ１〜ｗ２が求められる。
【００３４】
最後のステップ１１では、ドライバ部３で、三相電圧指令ｕ１〜ｗ２が内部の基準三角波形と比較され、前者が後者を超過している位相で通電するパルス幅制御信号Ｕ１〜Ｗ２が生成され、インバータ９２に送出される。これにより、インバータ９２が駆動され、直流電圧ＤＶが断続されて各コイルＵ、Ｖ、Ｗに印加される。
【００３５】
以上説明したステップ１〜ステップ１１までの処理が、所定のサイクルタイムで繰り返される。三相交流モータ９１を始動する際には、始めはロータの回転数ＲｐｓがゼロであるためステップＳ７で始動制御部６３Ｓが機能し、ステップＳ８は行われない。その後、ロータの回転数Ｒｐｓが微少回転数Ｒ０に達した時点で、ステップＳ７に代わりステップ８で運転制御部６３Ｄが機能する。
【００３６】
次に、図４に示されステップＳ７で用いられる始動電流マップの作成手順について、図６を参考にして説明する。図６は、始動電流マップの作成手順を説明する図であり、（１）は２軸電流値一覧表、（２）は三相始動電流瞬時値一覧表である。始動電流マップの作成は、要求された特定始動トルクＴＲｍを満たす２軸電流値ｉｄｍ、ｉｑｍを多数組リストアップする第１プロセス、ロータの回転位置θｎを定めて２軸電流値ｉｄｍ、ｉｑｍを三相始動電流瞬時値ＩＵｍｎ、ＩＶｍｎ、ＩＷｍｎに逆変換し、この瞬時値ＩＵｍｎ、ＩＶｍｎ、ＩＷｍｎ中の最大値Ｉｍａｘが最小となる特定電流位相φｍｎを求める第２プロセス、特定電流位相φｍｎにおける２軸電流値ｉｄｍｎ、ｉｑｍｎを始動電流マップのデータセットとする第３プロセス、により行うことができる、
【００３７】
第１プロセスでは、まず、図５のトルク−電流特性図において、要求された始動トルクＴＲｍを満たす対称三相のコイル電流の電流位相φｉと実効値Ｉｉの組を漏れなくリストアップする。次に、電流位相φｉと実効値Ｉｉの組をそれぞれ、ｄｑ軸上の２軸電流値ｉｄｉ、ｉｑｉに変換する。以上の手順を行うと、図６（１）に示される２軸電流値一覧表が得られる。
【００３８】
次の第２プロセスでは、まず、ロータの回転位置θｎを定め、２軸電流値一覧表中の多数組の２軸電流値ｉｄｉ、ｉｑｉを三相始動電流瞬時値ＩＵｉ、ＩＶｉ、ＩＷｉに逆変換する。これにより、図６（２）に示される三相始動電流瞬時値一覧表が得られる。次に、三相始動電流瞬時値一覧表の各段の電流位相φｉごとに、三相始動電流瞬時値ＩＵｉ、ＩＶｉ、ＩＷｉのうちの最大値Ｉｍａｘを求める。その次に、各段の最大値Ｉｍａｘを大小比較して最小となっている段を見つけ、その段の電流位相φｉを特定電流位相φｍｎとする。
【００３９】
第３プロセスでは、図６（１）の２軸電流値一覧表に戻り、特定電流位相φｍｎにおける２軸電流値ｉｄｍｎ、ｉｑｍｎをピックアップする。そして、図４に示されるように、特定電流位相φｍｎおよび２軸電流値ｉｄｍｎ、ｉｑｍｎを、始動トルクＴＲｍおよび回転位置θｎでの始動電流マップのデータセットとする。
【００４０】
この後、ロータの回転位置θｎを変更してステップ２およびステップ３を繰り返すことにより、あらゆる回転位置θの条件で始動電流マップを作成できる。さらに、始動トルクＴＲｍを変更してステップ１〜ステップ３を繰り返すことにより、あらゆる始動トルクＴＲおよび回転位置θを組み合わせた全ての始動条件に対応した図４の始動電流マップを作成できる。
【００４１】
上記の手順は、結局、要求された始動トルクＴＲｍおよびロータの回転位置θｎを満たす三相始動電流瞬時値の組み合わせを漏れなくリストアップし、その中から始動電流最小条件に適合した組み合わせを選択していることになる。
【００４２】
次に、実施形態の制御装置１の作用、効果について、図５に示される特性の三相交流モータ９１を始動する場合を例にして説明する。例として、ロータが回転位置θ＝３０°で停止した状態で、要求トルクＴＲ＝ＴＡ（Ｎｍ）が指令されて始動する場合を考える。始動制御部６３Ｓを有しない従来の制御装置では、始動時も最大トルク／電流制御方式にしたがった制御が行われる。つまり、ロータの回転位置θ＝３０°に関係なく、図５で出力トルクＴＱ＝ＴＡ（Ｎｍ）のライン上で.コイル電流実効値Ｉを最小とする動作点Ｂが求められて、電流制御演算以降の処理が行われる。動作点Ｂにおける電流位相φＢ＝２８°、実効値ＩＢ＝２５０Ａｒｍｓである。これを換算した三相始動電流瞬時値はＩＵＢ＝−２４２Ａ、ＩＶＢ＝−１９０Ａ、ＩＷＢ＝４３２Ａとなり、最大値ＩｍａｘＢ＝ＩＷＢ＝４３２Ａとなる。
【００４３】
一方、本実施形態で求めた始動電流マップを用いる始動制御部６３Ｓによれば、電流位相φＣ＝１５°、電流実効値ＩＣ＝２６６Ａｒｍｓで始動することになる。これを換算した三相始動電流瞬時値はＩＵＣ＝−３９８Ａ、ＩＶＣ＝０Ａ、ＩＷＣ＝３９８Ａとなり、最大値ＩｍａｘＣ＝＝ＩＵＣ＝ＩＷＣ＝３９８Ａとなる。つまり、本実施形態によれば、始動の瞬間のコイル電流の実効値は２５０Ａから２６６Ａへ増加するが、電流瞬時値の最大値は４３２Ａから３９８Ａへと８％低減される。したがって、始動電流の一相への集中が緩和され、ステータコイルＵ、Ｖ、Ｗやインバータ９２の半導体パワースイッチ素子に流れる電流が低減され、発熱などのストレスが減少しダメージを受けるおそれがなくなる。
【００４４】
なお、電流瞬時値の低減効果の比率は上記の例では８％であり、この比率は始動トルクＴＲｍおよび回転位置θｎに依存して変化する。
【００４５】
また、本実施形態では、始動制御部６３Ｓは始動電流マップを用いるようにしているので、始動制御に際して煩雑な演算処理を行う必要がなく、短いサイクルタイムで図３の制御フローを繰り返すことができる。
【符号の説明】
【００４６】
１：三相交流モータの制御装置
２：電子制御装置部
２１：制御ロジック部    ２２：メモリ部    ２３：入力部    ２４：出力部
６１：回転数演算部    ６２：三相／ｄｑ軸変換部
６３：トルク／ｄｑ軸電流変換部  ６３Ｓ：始動制御部  ６３Ｄ：運転制御部
６４：電流制御演算部    ６５：ｄｑ軸／三相変換部
３：ドライバ部
４：回転位置センサ
５Ｕ、５Ｖ：電流センサ
９１：三相交流モータ      Ｕ、Ｖ、Ｗ：ステータコイル
９２：インバータ          ９３：直流電源
θ：回転位置    Ｒｐｓ：回転数    Ｒ０：微少回転数
ＩＵ、ＩＶ、ＩＷ：コイル電流
ＴＲ：要求トルク、始動トルク
ｉｄＲ、ｉｑＲ：ｄｑ座標軸上の要求２軸電流
ｉｄ、ｉｑ：ｄｑ座標軸上の２軸電流
ｅｄ、ｅｑ：電流偏差
ｖｄ、ｖｑ：電圧指示量
ｕ１、ｕ２、ｖ１、ｖ２、ｗ１、ｗ２：三相電圧指令
Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２：パルス幅制御信号
φ：電流位相    ＴＱ：出力トルク    Ｉ：コイル電流の実効値
【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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