(57)【要約】【課題】強制同期モータ制御からセンサレスモータ制御に切り替える際、モータインバータやモータに過電流が流れることを防止することが可能なモータインバータ制御回路を提供することを目的する。【解決手段】位相θに基づく角速度ωが角速度ω１よりも小さいとき、強制同期部２から出力される制御値θｍを２相／３相変換部３６に出力し、角速度ωが角速度ω１になると、位置推定部３２から出力される位相θを２相／３相変換部３６に出力するとともに、制御値θｍに基づく閾値ｍと位置推定部３２から出力される位相θとを比較し、位相θが閾値ｍ以下の場合、位相θをゼロにしてモータインバータ３７を停止させてモータ３８を停止させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータインバータに備えられる複数のスイッチング素子のそれぞれの動作を制御することにより前記モータインバータからモータに互いに位相が異なる電流を流して前記モータの駆動を制御するモータインバータ制御回路であって、
前記モータインバータから前記モータに流れる電流に基づいて、前記モータのロータの現在位置の推定値を出力する位置推定手段と、
前記ロータを所定の加速度で回転させるための制御値を出力する強制同期手段と、
前記制御値又は前記推定値を用いて、前記複数のスイッチング素子のそれぞれの動作を制御する制御手段と、
前記制御手段で用いられる値が前記制御値から前記推定値に切り替わる際、前記推定値が前記制御値に基づく閾値以下であると、前記複数のスイッチング素子のそれぞれを停止させる判定手段と、
を備えることを特徴とするモータインバータ制御回路。
【請求項２】
請求項１に記載のモータインバータ制御回路であって、
前記閾値は、前記制御値と等しい
ことを特徴とするモータインバータ制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータインバータに備えられる複数のスイッチング素子のそれぞれの動作を制御することによりモータインバータからモータに互いに位相が異なる電流を流してモータの駆動を制御するモータインバータ制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、従来のモータインバータ制御回路を示す図である。
図３に示すモータインバータ制御回路３０は、３相／２相変換部３１と、位置推定部３２（位置推定手段）と、指令値変換マップ３３と、ｄ軸ＰＩ制御部３４と、ｑ軸ＰＩ制御部３５と、２相／３相変換部３６とを備えて構成されている。なお、３相／２相変換部３１と、指令値変換マップ３３と、ｄ軸ＰＩ制御部３４と、ｑ軸ＰＩ制御部３５と、２相／３相変換部３６とは制御手段を構成している。
【０００３】
上記３相／２相変換部３１は、モータインバータ３７からモータ３８へ流れるＵ相の電流Ｉｕ、Ｖ相の電流Ｉｖ、及びＷ相の電流Ｉｗのうち検出器３９、４０により検出される電流Ｉｕ及び電流Ｉｗから残りの電流Ｉｖを求めるとともに、電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに基づいて、モータ３８におけるｄ軸方向の電流Ｉｄ１及びｑ軸方向の電流Ｉｑ１を求める。
【０００４】
上記指令値変換マップ３３は、外部から入力される指令トルクＴに対応する電流指令値Ｉｄ２及び電流指令値Ｉｑ２を出力する。
上記ｄ軸ＰＩ制御部３４は、電流Ｉｄ１及び電流指令値Ｉｄ２に基づいて、電圧指令値Ｖｄを出力する。例えば、ｄ軸ＰＩ制御部３４は、下記数１に示す電圧方程式の右辺の第１項について電流Ｉｄ１及び電流指令値Ｉｄ２を用いてＰＩ制御を実施することにより、下記数１の左辺の電圧指令値Ｖｄを求める。
【０００５】
【数１】
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【０００６】
上記ｑ軸ＰＩ制御部３５は、電流Ｉｑ１及び電流指令値Ｉｑ２に基づいて、電圧指令値Ｖｑを出力する。例えば、ｑ軸ＰＩ制御部３５は、下記数２に示す電圧方程式の右辺の第１項について電流Ｉｑ１及び電流指令値Ｉｑ２を用いてＰＩ制御を実施することにより、下記数２の左辺の電圧指令値Ｖｑを求める。
【０００７】
【数２】
2010183659.tif 000004
【０００８】
なお、上記数１及び数２において、Ｒは電気子巻線抵抗、ｐは微分演算子、ωは角速度、Ｉｄはｄ軸電流、Ｉｑはｑ軸電流、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、Ｋｅは誘起電圧定数を示している。
【０００９】
上記位置推定部３２は、Ｅｄ計算部４１と、Ｅｑ計算部４２と、進み量計算部４３と、位置計算部４４と、角速度計算部４５とを備えて構成されている。
上記Ｅｄ計算部４１は、角速度計算部４５により求められるモータ３８のロータの角速度ω、電圧指令値Ｖｄ、電流Ｉｄ１、電流Ｉｑ１、ｄ軸インダクタンスＬｄ、及びｑ軸インダクタンスＬｑに基づいて、モータ３８に発生するｄ軸方向の誘起電圧Ｅｄを出力する。
【００１０】
上記Ｅｑ計算部４２は、角速度ω、電圧指令値Ｖｑ、電流Ｉｄ１、電流Ｉｑ１、ｄ軸インダクタンスＬｄ、及びｑ軸インダクタンスＬｑに基づいて、モータ３８に発生するｑ軸方向の誘起電圧Ｅｑを出力する。
【００１１】
上記進み量計算部４３は、ｔａｎ−１（誘起電圧Ｅｑ／誘起電圧Ｅｄ）の計算を行うことにより、モータ３８のロータの進み量△θを求める。
上記位置計算部４４は、所定電気角と進み量△θとを加算することにより、モータ３８のロータにおいて、ある軸を基準とするロータの位相θを求める。
【００１２】
上記角速度計算部４５は、位相θをロータの回転開始から現在までの時間で割ることにより、ロータの角速度ωを求める。
そして、上記２相／３相変換部３６は、電圧指令値Ｖｄ、電圧指令値Ｖｑ、及び位相θに基づいて、モータインバータ３７に備えられる複数のスイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ）４６〜５１をそれぞれＰＷＭ制御によりオン、オフさせるための制御信号を出力する。
【００１３】
これにより、モータインバータ３７からモータ３８に互いに位相が１８０度異なる交流の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが流れてモータ３８に回転磁界が発生しロータが回転する。
このように、上記モータインバータ制御回路３０は、電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに基づいて、モータ３８のロータの現在の位相（現在位置の推定値）θを推定し、その位相θと指令トルクＴとに基づいて、スイッチング素子４６〜５１のそれぞれの動作を制御してロータを回転させている（以下、センサレスモータ制御という）。
【００１４】
しかしながら、センサレスモータ制御は、ロータの角速度ωがまだ低いとき、位相θの算出精度があまり良くないという問題がある。
そこで、ロータが回転し始めてからロータの角速度ωが位相θの算出精度良好な角速度になるまでの間、ロータの角速度ωを所定の加速度で強制的に上昇させるというモータ制御がある（以下、強制同期モータ制御という）（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−１３４８８０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、上記強制同期モータ制御では、強制同期モータ制御からセンサレスモータ制御に切り替える際、高負荷などによりロータが制御通りに回転しておらず、モータ３８が脱調してしまうおそれがある。そして、モータ３８が脱調しているとき、あるタイミングで、急にロータが制御通りに回転し始めると、モータインバータ３７やモータ３８に過電流が流れてしまう。この過電流は、素子に電気的なストレスを与えたり騒音の原因になるため無くす必要がある。
【００１７】
そこで、本発明では、強制同期モータ制御からセンサレスモータ制御に切り替える際、モータインバータやモータに過電流が流れることを防止することが可能なモータインバータ制御回路を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明のモータインバータ制御回路は、モータインバータに備えられる複数のスイッチング素子のそれぞれの動作を制御することにより前記モータインバータからモータに互いに位相が異なる電流を流して前記モータの駆動を制御するモータインバータ制御回路であって、前記モータインバータから前記モータに流れる電流に基づいて、前記モータのロータの現在位置の推定値を出力する位置推定手段と、前記ロータを所定の加速度で回転させるための制御値を出力する強制同期手段と、前記制御値又は前記推定値を用いて、前記複数のスイッチング素子のそれぞれの動作を制御する制御手段と、前記制御手段で用いられる値が前記制御値から前記推定値に切り替わる際、前記推定値が前記制御値に基づく閾値以下であると、前記複数のスイッチング素子のそれぞれを停止させる判定手段とを備える。
【００１９】
これにより、強制同期モータ制御からセンサレスモータ制御に切り替える際、モータが脱調しそうになる前にモータを停止させることができるため、モータインバータやモータに過電流が流れることを防止することができる。
【００２０】
なお、上記閾値は、上記制御値と等しくなるように設定されてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、強制同期モータ制御からセンサレスモータ制御に切り替える際、モータインバータやモータに過電流が流れることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態のモータインバータ制御回路を示す図である。
【図２】モータの駆動開始時におけるロータの角速度を示す図である。
【図３】従来のモータインバータ制御回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態のモータインバータ制御回路を示す図である。なお、図３に示す構成と同じ構成には同じ符号を付してその説明を省略する。また、モータ３８は、例えば、車両用やコンプレッサ用のモータに適用されてもよい。
【００２４】
図１に示すモータインバータ制御回路１において、図３に示すモータインバータ制御回路３０と異なる点は、強制同期部２（強制同期手段）と、判定部３（判定手段）とをさらに備えている点である。
【００２５】
上記強制同期部２は、図２に示すように、角速度ωを所定の加速度で角速度ω１（位相θの算出精度良好な角速度）まで強制的に上昇させるための制御値θｍを出力する。なお、上記所定の加速度は、実際のロータの角速度が位置推定部３２で算出される角速度ωに追従可能な値に設定されているものとする。
【００２６】
上記判定部３は、強制同期モータ制御からセンサレスモータ制御への切り替えを行う。すなわち、位相θ（現在位置の推定値）に基づく角速度ωが角速度ω１よりも小さいとき、強制同期部２から出力される制御値θｍを２相／３相変換部３６に出力し（強制同期モータ制御）、角速度ωが角速度ω１になると、位置推定部３２から出力される位相θを２相／３相変換部３６に出力する（センサレスモータ制御）。
【００２７】
また、判定部３は、強制同期モータ制御からセンサレスモータ制御に切り替える際（２相／３相変換部３６へ出力する値を制御値θｍから位相θに切り換える際）、制御値θｍに基づく閾値ｍと位相θとを比較し、複数のスイッチング素子４６〜５１の停止を行う。すなわち、閾値ｍと位相θとを比較し、位相θが閾値ｍ以下の場合、位相θをゼロにしてモータインバータ３７（複数のスイッチング素子４６〜５１）を停止させてモータ３８を停止させる。なお、上記閾値ｍは、制御値θｍよりも小さい値であって、位相θが閾値ｍ以下であるとき、モータ３８のロータが制御通りに回転していない、すなわち、実際の角速度ωが角速度ω１に達していないと判断することが可能な値に設定されているものとする。
【００２８】
このように、本実施形態のモータインバータ制御回路１によれば、強制同期モータ制御からセンサレスモータ制御に切り替える際、実際の角速度ωが角速度ω１に達していないとき、モータ３８を停止させることができる。これにより、モータ３８の脱調を防止することをできるため、モータインバータ３７やモータ３８に過電流が流れることを防止することができる。
【００２９】
なお、上記実施形態において閾値ｍは、制御値θｍよりも小さい値に設定される構成であるが、閾値ｍを制御値θｍと等しくなるように設定してもよい。
また、上記実施形態において、角速度ωが角速度ω１になったときに位相θが閾値ｍ以下の場合でモータインバータ３７を停止させた後、再びモータインバータ３７を動作させる際、入力される指令トルクＴに応じて上記所定の加速度を変更してもよい。例えば、指令トルクＴが大きくなるに従って上記所定の加速度が小さくなるように、指令値トルクＴと上記所定の加速度とが対応するマップを選ぶことで上記所定の加速を変更するように構成してもよい。
【００３０】
また、上記実施形態において、強制同期モータ制御（制御値θｍ）からセンサレスモータ制御（位相θ）への切り替えを制御手段で行ってもよい。また、強制同期モータ制御からセンサレスモータ制御への切り替えを行う切り替え手段を、判定手段や制御手段とは別に設けてもよい。
【００３１】
さらに、制御手段と判定手段とを兼ねるように構成してもよい。すなわち、制御手段において、制御値θｍに基づく閾値ｍと位相θとを比較し、複数のスイッチング素子４６〜５１のそれぞれを停止させるように制御する。
【符号の説明】
【００３２】
１  モータインバータ制御回路
２  強制同期部
３  判定部
３０  モータインバータ制御回路
３１  ３相／２相変換部
３２  位置推定部
３３  指令値変換マップ
３４  ｄ軸ＰＩ制御部
３５  ｑ軸ＰＩ制御部
３６  ２相／３相変換部
３７  モータインバータ
３８  モータ
３９  検出器
４０  検出器
４１  Ｅｄ計算部
４２  Ｅｑ計算部
４３  進み量計算部
４４  位置計算部
４５  角速度計算部
４６〜５１  スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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