(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子位置を検出するための位置センサを用いずに同期電動機を駆動するインバータ装置において、
前記同期電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により得られた電流信号を励磁電流成分（ｄ軸電流）とトルク電流成分（ｑ軸電流）とに座標変換するｄ−ｑ座標変換手段と、
前記ｄ−ｑ座標変換手段により得られたｄ−ｑ軸電流の交流成分を求める電流交流成分検出手段と、
前記電流交流成分検出手段により得られた前記ｄ−ｑ軸電流交流成分の少なくとも何れか一方が任意に設定された脱調レベル信号を超えた場合に脱調を検出する脱調検出手段と、
を備えたことを特徴とする同期電動機の脱調検出装置。
【請求項２】
回転子位置を検出するための位置センサを用いずに同期電動機を駆動するインバータ装置において、
前記同期電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により得られた電流信号を励磁電流成分（ｄ軸電流）とトルク電流成分（ｑ軸電流）とに座標変換するｄ−ｑ座標変換手段と、
前記ｄ−ｑ座標変換手段により得られたｄ−ｑ軸電流の交流成分を求める電流交流成分検出手段と、
前記電流交流成分検出手段により得られたｄ−ｑ軸電流交流成分の実効値又は絶対値の平均化値を求めて、ｄ−ｑ軸電流交流成分を平均化する交流成分平均化手段と、
前記交流成分平均化手段により得られたｄ−ｑ軸電流交流成分の平均化値の少なくとも何れか一方が任意に設定された脱調レベル信号を超えた場合に脱調を検出する脱調検出手段と、
を備えたことを特徴とする同期電動機の脱調検出装置。
【請求項３】
回転子位置を検出するための位置センサを用いずに同期電動機を駆動するインバータ装置において、
前記同期電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により得られた電流信号を励磁電流成分（ｄ軸電流）とトルク電流成分（ｑ軸電流）とに座標変換するｄ−ｑ座標変換手段と、
前記ｄ−ｑ座標変換手段により得られたｄ−ｑ座標電流とｄ−ｑ座標電流指令値との誤差を求める電流誤差演算手段と、
前記電流誤差演算手段により得られたｄ−ｑ軸電流誤差の交流成分を検出する電流誤差交成分検出手段と、
前記電流誤差交流成分検出手段により得られたｄ−ｑ軸電流誤差交流成分の少なくとも何れか一方が任意に設定された脱調レベル信号を超えた場合に脱調を検出する脱調検出手段と、
を備えたことを特徴とする同期電動機の脱調検出装置。
【請求項４】
前記ｄ−ｑ座標系電流から交流成分を検出する際、特定の周波数成分のみを検出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の同期電動機の脱調検出装置。
【請求項５】
前記特定の周波数成分を、前記インバータ装置の出力する電圧の周波数の２倍の周波数としたことを特徴とする請求項４記載の同期電動機の脱調検出装置。
【請求項６】
前記ｄ−ｑ軸電流誤差の交流成分を検出する際、特定の周波数成分のみを検出することを特徴とする請求項３記載の同期電動機の脱調検出装置。
【請求項７】
前記ｑ軸電流交流成分の平均値と比較される脱調検出レベルは同期電動機の定格電流の２００％程度とすることを特徴とする請求項２記載の同期電動機の脱調検出装置。
【請求項８】
低速回転時に脱調検出が困難となる場合は、起動直後に定常動作回転数まで加速して脱調の検出を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の同期電動機の脱調検出装置。
【請求項９】
同期電動機を加減速する際に、脱調検出の誤検出を起こす可能性がある場合は、加減速過程以外で脱調検出処理を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の同期電動機の脱調検出装置。
【請求項１０】
回転子位置を検出するための位置センサを用いずに同期電動機を駆動するインバータ装置において、
前記同期電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により得られた電流信号より前記同期電動機に印加する出力電圧指令値を求める出力電圧指令演算手段と、
前記出力電圧指令演算手段により得られた出力電圧指令値を基に出力電圧ベクトルを求める出力電圧ベクトル演算手段と、
前記出力電圧ベクトル演算手段により得られた出力電圧ベクトルの大きさと脱調検出レベルとを比較する出力電圧異常検出手段と、
前記出力電圧異常検出手段により得られた比較結果より脱調を検出する脱調検出手段と、
を備えたことを特徴とする同期電動機の脱調検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転子位置を検出するための位置センサを用いずに同期電動機を駆動する同期電動機の脱調検出装置及び同期電動機の脱調検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は一般的な従来のインバータ装置の構成を示す図である。図において、１は直流電源部、２はインバータ装置、３は複数のスイッチング素子であり、３ａはＵ相上側スイッチング素子、３ｂはＶ相上側スイッチング素子、３ｃはＷ相上側スイッチング素子、３ｄはＵ相下側スイッチング素子、３ｅはＶ相下側スイッチング素子、３ｆはＷ相下側スイッチング素子である。４は複数のスイッチング素子３と並列に接続された複数の還流ダイオード、５は複数のスイッチング素子３及び複数の還流ダイオード４からなるインバータ主回路、６は直流ブラシレスモータである。
【０００３】
７ａは直流ブラシレスモータ６に流入する電流のうち一相の電流を検出する電流検出手段、７ｂは電流検出手段７ａと異なる相の電流を検出する電流検出手段、８は電流検出手段７ａ、７ｂにより検出された電流値に基づきインバータ主回路５内のスイッチング素子３をオン・オフ制御するインバータ制御手段である。
【０００４】
９はインバータ制御手段８内で求められた出力電圧指令値をスイッチング素子３をオン・オフ制御するためのＰＷＭ信号を発生させるＰＷＭ信号発生手段、１０は電流検出手段７ａ、７ｂにより検出された２相分の電流値から３相の電流値を求める相電流演算手段、１１は相電流演算手段より求められた３相の電流値をｄ−ｑ座標系の電流値に変換する３相２相変換手段、１２は３相２相変換手段１１により求められたｄ−ｑ座標系電流値を基に直流ブラシレスモータを駆動するためのｄ−ｑ座標系の出力電圧指令値を求める電圧指令値演算手段、１３は電圧指令値演算手段１２により求められたｄ−ｑ座標系の出力電圧指令値を基に出力電圧ベクトルを求める出力電圧ベクトル演算手段、１４は直流電源１の直流電圧を検出する直流電圧検出手段、７０は相電流の過電流状態を検出する過電流検出手段である。
【０００５】
上記のように構成されたインバータ装置及び直流ブラシレスモータにおける動作を図９を用いて説明する。図において、インバータ装置２は直流ブラシレスモータ６に流入する相電流のうち２相分の電流を電流検出手段７ａ、７ｂより検出する。検出した２相分の電流、例えばＵ相電流Ｉｕ及びＶ相電流Ｉｖを用いて、インバータ制御手段８は、直流ブラシレスモータ６を駆動するためにインバータ主回路５が出力する電圧値及び電圧位相等の出力電圧指令値を演算により求め、インバータ主回路５内のスイッチング素子３をオン・オフ制御するためのＰＷＭ信号を出力する。
【０００６】
インバータ制御手段８においては、以下に記載する動作にてＰＷＭ信号を出力する。電流検出手段７ａ、７ｂにより検出された相電流Ｉｕ、Ｉｖにより相電流演算手段１０にて３相分の相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを求め、３相２相変換手段により３相分の相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗはｄ−ｑ座標系の電流Ｉｄ、Ｉｑに変換される。電圧指令値演算手段１２はｄ−ｑ座標系の電流Ｉｄ、Ｉｑよりｄ−ｑ座標系における出力電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*を演算により求める。出力電圧ベクトル演算手段１３はｄ−ｑ座標系の出力電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*より出力電圧ベクトルＶｘ*を演算により求める。ＰＷＭ信号発生手段９は直流電圧検出手段１４より得られた直流電圧Ｖｄｃと出力電圧ベクトルＶｘ*よりスイッチング素子３をオン・オフ制御するためのＰＷＭ信号を求め出力する。
【０００７】
ＰＷＭ信号発生手段９により出力されたＰＷＭ信号によりインバータ主回路５内のスイッチング素子３がオン・オフ動作される。スイッチング素子３のオン・オフ動作によりインバータ主回路５より直流ブラシレスモータ６に電力が供給され、直流ブラシレスモータ６が駆動される。
【０００８】
ここで、上記の従来のインバータ装置での脱調検出は以下のように行われる。直流ブラシレスモータ６が脱調を起こした場合は、同期運転時に比べ相電流のピークレベルが大となるため、この現象から脱調を検出する。例えば、過電流検出手段７０により、相電流値と過電流レベルを比較し、相電流が過電流レベルを超えていた場合過電流異常とし、過電流異常により脱調検出を行う。ここで、過電流検出手段７０はハードウエアあるいはソフトウエアにより構成する。
【０００９】
また、従来の同期電動機の脱調検出装置の他の例が特開平１１−１８４９９号公報に開示されている。特開平１１−１８４９９号公報に開示された同期電動機の脱調検出装置においては、制御器内で回転子上に推定速度ωｒで回転するように設定したγ―δ軸を構成し、回転子上のｄ−ｑ軸との誤差θｅを求める。このγ−δ軸に発生するθｅを関数とするγ軸誘起電圧と、δ軸誘起電圧を推定する状態推定器を構成し、逐次２つの推定値を比較することにより同期電動機の脱調を検出する例について記載している。
【００１０】
さらに、従来の同期電動機の脱調検出装置の他の例が特開２００１−２５２８２号公報に開示されている。特開２００１−２５２８２号公報に開示された同期電動機の脱調検出装置においては、インバータ装置の出力する電圧の周期と、センサレスブラシレスモータに流れる電流の周期を比較し脱調を検出する例について開示してある。また、励磁電流成分であるｄ軸電流と脱調検出レベルを比較することにより脱調を検出する例について開示してある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の同期電動機の脱調検出装置は以上のように構成され、脱調状態を過電流という現象から検出していたため精度良く脱調検出をすることが困難であった。また、脱調を起こさず同期運転を継続している場合であっても、負荷の増加や速度の過減速等により電流が増加し過電流となる場合もあり、過電流現象から脱調現象を分離することは困難であった。また、過電流検出に用いる過電流レベルは、直流ブラシレスモータの回転子に用いる磁石の減磁耐力や、インバータ装置に用いる素子の限界電流のレベルによって設定される値であり、脱調検出に用いる検出レベルを独立に設定することが困難であった。
【００１２】
また、インバータ装置と直流ブラシレスモータの組み合わせによっては、脱調時の電流が同期状態の電流に比べ小となる場合もあるため過電流による検出が不可能な場合があった。
【００１３】
上記のように脱調状態が持続する場合、電動機の回転子の振動や騒音が発生する問題があった。また、電動機の振動の影響で装置を故障させる場合もあった。また、同期電動機に流れる電流が大となりインバータ装置に用いられる半導体素子等の破壊を起こす問題があった。
【００１４】
また、特開平１１−１８４９９号公報に開示された同期電動機の脱調検出装置においては、脱調検出のためにモータの誘起電圧を推定する手段を必要とするため、マイコン等の演算処理負荷を増加させることとなる。
【００１５】
また、特開２００１−２５２８２号公報に開示された同期電動機の脱調検出装置においては、インバータ装置の出力する電圧の周期と、センサレスブラシレスモータに流れる電流の周期を比較し脱調を検出するため、脱調時にインバータ装置の出力する電圧周期と、同期電動機に流れる電流の周期に差がないような状態では脱調検出が不可能である。また、励磁電流成分であるｄ軸電流と脱調検出レベルを比較することにより脱調を検出する手段では、励磁電流は回転数や負荷トルクの条件により変化するため脱調検出レベルを運転条件ごとに設定する必要があり、設定が複雑になる。
【００１６】
この発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、簡略化された脱調検出処理で精度良く同期電動機の脱調検出を可能とする同期電動機の脱調検出装置及び同期電動機の脱調検出方法を提供することを目的とする。
また、上記のような同期電動機の脱調検出装置を搭載した密閉形圧縮機の駆動装置及びファンモータの駆動装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、回転子位置を検出するための位置センサを用いずに同期電動機を駆動するインバータ装置において、同期電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により得られた電流信号を励磁電流成分（ｄ軸電流）とトルク電流成分（ｑ軸電流）とに座標変換するｄ−ｑ座標変換手段と、ｄ−ｑ座標変換手段により得られたｄ−ｑ軸電流の交流成分を求める電流交流成分検出手段と、電流交流成分検出手段により得られたｄ−ｑ軸電流交流成分の少なくとも何れか一方が任意に設定された脱調レベル信号を超えた場合に比較して脱調を検出する脱調検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、回転子位置を検出するための位置センサを用いずに同期電動機を駆動するインバータ装置において、同期電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により得られた電流信号を励磁電流成分（ｄ軸電流）とトルク電流成分（ｑ軸電流）とに座標変換するｄ−ｑ座標変換手段と、ｄ−ｑ座標変換手段により得られたｄ−ｑ軸電流の交流成分を求める電流交流成分検出手段と、電流交流成分検出手段により得られたｄ−ｑ軸電流交流成分の実効値又は絶対値の平均化値を求めて、ｄ−ｑ軸電流交流成分を平均化する交流成分平均化手段と、交流成分平均化手段により得られたｄ−ｑ軸電流交流成分の平均化値の少なくとも何れか一方が任意に設定された脱調レベル信号を超えた場合に脱調を検出する脱調検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、回転子位置を検出するための位置センサを用いずに同期電動機を駆動するインバータ装置において、同期電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により得られた電流信号を励磁電流成分（ｄ軸電流）とトルク電流成分（ｑ軸電流）とに座標変換するｄ−ｑ座標変換手段と、ｄ−ｑ座標変換手段により得られたｄ−ｑ座標電流とｄ−ｑ座標電流指令値との誤差を求める電流誤差演算手段と、電流誤差演算手段により得られたｄ−ｑ軸電流誤差の交流成分を検出する電流誤差交成分検出手段と、電流誤差交流成分検出手段により得られたｄ−ｑ軸電流誤差交流成分の少なくとも何れか一方が任意に設定された脱調レベル信号を超えた場合に脱調を検出する脱調検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、ｄ−ｑ座標系電流から交流成分を検出する際、特定の周波数成分のみを検出することを特徴とする。
【００２１】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、特定の周波数成分を、インバータ装置の出力する電圧の周波数の２倍の周波数としたことを特徴とする。
【００２２】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、ｄ−ｑ軸電流誤差の交流成分を検出する際、特定の周波数成分のみを検出することを特徴とする。
【００２３】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、ｑ軸電流交流成分の平均値と比較される脱調検出レベルは同期電動機の定格電流の２００％程度とすることを特徴とする。
【００２４】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、低速回転時に脱調検出が困難となる場合は、起動直後に定常動作回転数まで加速して脱調の検出を行うことを特徴とする。
【００２５】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、同期電動機を加減速する際に、脱調検出の誤検出を起こす可能性がある場合は、加減速過程以外で脱調検出処理を行うことを特徴とする。
【００２６】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、回転子位置を検出するための位置センサを用いずに同期電動機を駆動するインバータ装置において、同期電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により得られた電流信号より同期電動機に印加する出力電圧指令値を求める出力電圧指令演算手段と、出力電圧指令演算手段により得られた出力電圧指令値を基に出力電圧ベクトルを求める出力電圧ベクトル演算手段と、出力電圧ベクトル演算手段により得られた出力電圧ベクトルの大きさと脱調検出レベルとを比較する出力電圧異常検出手段と、出力電圧異常検出手段により得られた比較結果より脱調を検出する脱調検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１〜６は実施の形態１を示す図で、図１はインバータ装置の構成を示す図、図２は同期運転時の各種波形を説明する図、図３は脱調時の各種波形を説明する図、図４は脱調検出処理のフローチャート、図５は脱調時の各種波形を説明する図、図６は脱調検出処理のフローチャートである。
【００４０】
図１において、１は直流電源部、２はインバータ装置、３は複数のスイッチング素子であり、３ａはＵ相上側スイッチング素子、３ｂはＶ相上側スイッチング素子、３ｃはＷ相上側スイッチング素子、３ｄはＵ相下側スイッチング素子、３ｅはＶ相下側スイッチング素子、３ｆはＷ相下側スイッチング素子である。４は複数のスイッチング素子３と並列に接続された複数の還流ダイオード、５は複数のスイッチング素子３及び複数の還流ダイオード４からなるインバータ主回路、６は直流ブラシレスモータである。
【００４１】
７ａは直流ブラシレスモータ６に流入する電流のうち一相の電流を検出する電流検出手段、７ｂは電流検出手段７ａと異なる相の電流を検出する電流検出手段、８は電流検出手段７ａ、７ｂにより検出された電流値に基づきインバータ主回路５内のスイッチング素子３をオン・オフ制御するインバータ制御手段である。
【００４２】
９はインバータ制御手段８内で求められた出力電圧指令値をスイッチング素子３をオン・オフ制御するためのＰＷＭ信号を発生させるＰＷＭ信号発生手段、１０は電流検出手段７ａ、７ｂにより検出された２相分の電流値から３相の電流値を求める相電流演算手段、１１は相電流演算手段１０より求められた３相の電流値をｄ−ｑ  座標系の電流値に変換するｄ−ｑ座標変換手段である３相２相変換手段、１２は３相２相変換手段１１により求められたｄ−ｑ座標系電流値を基に直流ブラシレスモータを駆動するためのｄ−ｑ座標系の出力電圧指令値を求める電圧指令値演算手段、１３は電圧指令値演算手段１２により求められたｄ−ｑ座標系の出力電圧指令値を基に出力電圧ベクトルを求める出力電圧ベクトル演算手段、１４は直流電源１の直流電圧を検出する直流電圧検出手段である。
【００４３】
１５は３相２相変換手段１１より得られたｄ−ｑ座標系電流の交流成分を検出する交流成分検出手段、１６は交流成分抽出手段１５より得られたｄ−ｑ座標系電流の交流成分と脱調レベルを比較し脱調検出を行う脱調検出手段である。
【００４４】
上記のように構成されたインバータ装置の動作を図１を用いて説明する。図において、インバータ装置２は直流ブラシレスモータ６に流入する相電流のうち２相分の電流を電流検出手段７ａ、７ｂより検出する。検出した２相分の電流、例えばＵ相電流Ｉｕ及びＶ相電流Ｉｖを用いて、インバータ制御手段８は、直流ブラシレスモータ６を駆動するためにインバータ主回路５が出力する電圧値及び電圧位相等の出力電圧指令値を演算により求め、インバータ主回路５内のスイッチング素子３をオン・オフ制御するためのＰＷＭ信号を出力する。
【００４５】
インバータ制御手段８においては、以下に記載する動作にてＰＷＭ信号を出力する。電流検出手段７ａ、７ｂにより検出された相電流Ｉｕ、Ｉｖにより相電流演算手段１０にて３相分の相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを求め、３相２相変換手段１１により３相分の相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗはｄ−ｑ座標系の電流Ｉｄ、Ｉｑに変換される。電圧指令値演算手段１２はｄ−ｑ座標系の電流Ｉｄ、Ｉｑよりｄ−ｑ座標系における出力電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*を演算により求める。出力電圧ベクトル演算手段１３はｄ−ｑ座標系の出力電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*より出力電圧ベクトルＶｘ*を演算により求める。ＰＷＭ信号発生手段９は直流電圧検出手段１４より得られた直流電圧Ｖｄｃと出力電圧ベクトルＶｘ*よりスイッチング素子３をオン・オフ制御するためのＰＷＭ信号を求め出力する。
【００４６】
ＰＷＭ信号発生手段９により出力されたＰＷＭ信号によりインバータ主回路５内のスイッチング素子３がオン・オフ動作される。スイッチング素子３のオン・オフ動作によりインバータ主回路５より直流ブラシレスモータ６に電力が供給され、直流ブラシレスモータが駆動される。
【００４７】
３相２相変換手段１１よりえられたｄ−ｑ座標系電流Ｉｄ、Ｉｑより交流成分検出手段１５はｄ−ｑ座標系電流Ｉｄ、Ｉｑの交流成分Ｉｄ＿ＡＣ、Ｉｑ＿ＡＣを検出する。脱調検出手段１６はｄ−ｑ座標系電流の交流成分Ｉｄ＿ＡＣ、Ｉｑ＿ＡＣと脱調検出レベルＥｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌを比較し、Ｉｄ＿ＡＣあるいはＩｑ＿ＡＣが脱調検出レベルＥｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌを超えた場合脱調とし異常停止信号を出力する。
【００４８】
脱調検出手段１６より異常停止信号が出力された場合、ＰＷＭ信号発生手段９はインバータ主回路５内のスイッチング素子３を全てオフさせるための信号を出力し、インバータ主回路５から直流ブラシレスモータ６への電力の供給を停止する。同時に、インバータ制御手段８の動作も停止させる。
【００４９】
次に、本実施の形態による脱調検出方法の詳細を図２及び図３を用いて説明する。図２に示す波形図は直流ブラシレスモータ６が正常に同期運転している場合の各種波形の一例を示すものである。図２において、波形（ａ）は電流検出手段７ａより得られる相電流波形Ｉｕ、波形（ｂ）は３相２相変換手段より得られるｄ軸電流波形Ｉｄ、波形（ｃ）は３相２相変換手段１１より得られるｑ軸電流波形Ｉｑ、波形（ｄ）はｑ軸電流Ｉｑの交流成分波形Ｉｑ＿ＡＣを示す。
【００５０】
図３に示す波形は直流ブラシレスモータが脱調している場合の各種波形の一例を示すものである。図３において、波形（ａ）は電流検出手段７ａより得られる相電流波形Ｉｕ、波形（ｂ）は３相２相変換手段より得られるｄ軸電流波形Ｉｄ、波形（ｃ）は３相２相変換手段１１より得られるｑ軸電流波形Ｉｑ、波形（ｄ）はｑ軸電流Ｉｑの交流成分波形Ｉｑ＿ＡＣを示す。
【００５１】
図２及び図３に示すように、直流ブラシレスモータが同期運転状態であれば、ｄ−ｑ座標系電流Ｉｄ、Ｉｑはほぼ直流となるが、脱調状態の場合Ｉｄ、Ｉｑに交流成分が生じる。図３の波形（ｄ）のようにＩｄ、Ｉｑの交流成分Ｉｄ＿ＡＣ、Ｉｑ＿ＡＣを脱調検出レベルＥｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌと比較し、これを超えていた場合脱調とする。このような動作により脱調の検出が可能となる。
ここで、Ｉｄ、Ｉｑに交流成分が生じる現象について以下に説明する。特にＩＰＭＳＭ（埋め込み磁石型同期電動機）のようなｄ軸とｑ軸のインダクタンスが異なるモータでは、同期運転状態では、回転子位相とインバータの出力電圧位相との関係が一定の位相差を保った状態、つまりインバータの出力電圧位相を基準とした場合回転子のｄ軸とｑ軸のインダクタンスが一定の状態で動作しているためｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑはほぼ直流となる。一方、脱調状態では、回転子位相とインバータの出力電圧位相との関係が常に変動する状態、つまり、インバータの出力電圧位相を基準とした場合ｄ軸とｑ軸のインダクタンスが常に変動する状態であるためｄ軸電流およびｑ軸電流が回転位相ごとに変動し、それぞれに交流成分が発生する。このように、ｄ−ｑ軸電流の交流成分を検出することで、インバータの出力電圧位相から見た、回転子のｄ軸とｑ軸のインダクタンスの変動（回転子の動作状態）を捕らえることができ、これにより同期電動機の脱調が検出可能となる。
【００５２】
図４を用いて、実施の形態１における脱調検出手段の一例として、特にモータに流入する電流の出力トルク成分に相当するｑ軸電流Ｉｑを用いる手段を説明する。図４は脱調検出処理の流れを示すフローチャートである。図４において、ＳＴＰ１は脱調検出の開始処理、ＳＴＰ２は相電流の検出処理、ＳＴＰ３は相電流演算処理、ＳＴＰ４は３相２相変換処理、ＳＴＰ５は交流成分検出処理、ＳＴＰ６は脱調レベル比較処理、ＳＴＰ７はＰＷＭ停止処理、ＳＴＰ８は異常終了処理、ＳＴＰ９は正常終了処理である。
【００５３】
脱調検出の流れは以下のようになる。ＳＴＰ１により脱調検出処理が開始され、ＳＴＰ２の相電流検出処理で電流検出手段７ａ及び７ｂより直流ブラシレスモータ６に流入する２相分の電流Ｉｕ、Ｉｖを検出する。ＳＴＰ３の相電流演算処理ではＳＴＰ２で得られた２相分の電流Ｉｕ、Ｉｖより３相分の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを求める。ＳＴＰ４の３相２相変換処理ではＳＴＰ４で得られた３相分の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄ−ｑ座標系の電流Ｉｄ、Ｉｑに変換する。ＳＴＰ５の交流成分検出処理では、ＳＴＰ４で得られたｑ軸電流Ｉｑの交流成分Ｉｑ＿ＡＣをハイパスフィルタにて検出する。
【００５４】
ＳＴＰ６の脱調レベル比較処理ではＳＴＰ５で得られたｑ軸電流交流成分Ｉｑ＿ＡＣを脱調レベルＥｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌと比較し、Ｉｑ＿ＡＣ  ≧  Ｅｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌの場合脱調とし、ＳＴＰ７へ進む。Ｉｑ＿ＡＣ  ＜  Ｅｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌの場合同期運転中としＳＴＰ９へ進む。ＳＴＰ７のＰＷＭ停止処理ではＳＴＰ６で脱調と判断した場合、ＰＷＭ信号発生手段９の出力するＰＷＭ信号をすべて停止状態とし、さらにインバータ制御手段の動作を停止させる。ＳＴＰ８の異常終了処理では脱調異常として脱調検出を終了する。ＳＴＰ９の正常終了処理では正常動作中として脱調検出処理を終了する。
【００５５】
以上のように正常運転時と脱調時に生じるｄ−ｑ軸電流の変化を検出することにより直流ブラシレスモータの脱調を検出するようにしたため従来の過電流現象による脱調検出に比べより精度良く脱調検出が可能である。
【００５６】
また、モータに流入する電流の出力トルク成分に相当するｑ軸電流Ｉｑは出力トルクに比例するためｑ軸電流のレベルで脱調を検出すると誤検出を起こす可能性がある。そこでＩｑの交流分を検出することで、出力トルクが異なる条件であっても脱調の検出をより精度良く行うことが可能となる。
【００５７】
また、インバータ制御手段８内で出力電圧指令値の演算に用いる変数を用いているため、誘起電圧推定手段等の手段が不要であるため、脱調検出処理を簡略化することが可能である。
【００５８】
次に、本発明による同期電動機の脱調検出装置の実施の形態１の別の構成について図５を用いて説明する。ここで、インバータ装置の構成は図１と同様である。図５に示す波形図は直流ブラシレスモータ６が脱調している場合の各種波形の一例を示すものである。図５において、波形（ａ）は電流検出手段７ａより得られる相電流波形Ｉｕ、波形（ｂ）は３相２相変換手段１１より得られるｄ軸電流波形Ｉｄ、波形（ｃ）は３相２相変換手段より得られるｑ軸電流波形Ｉｑ、波形（ｄ）はｑ軸電流Ｉｑの交流成分波形Ｉｑ＿ＡＣ、波形（ｅ）はｑ軸電流交流分Ｉｑ＿ＡＣを整流して得られるｑ軸電流交流分絶対値波形｜Ｉｑ＿ＡＣ｜、波形（ｆ）はｑ軸電流交流分絶対値をローパスフィルタによりフィルタリングした波形Ｉｑ＿ＡＣ＿Ｆｉｌを示す。
【００５９】
図２及び図５に示すように、直流ブラシレスモータが同期運転状態であれば、ｄ−ｑ座標系電流Ｉｄ、Ｉｑはほぼ直流となるが、脱調状態の場合Ｉｄ、Ｉｑに交流成分が生じる。図３の波形（ｆ）のようにＩｄ、Ｉｑの交流成分絶対値をローパスフィルタにてフィルタリングした値Ｉｄ＿ＡＣ＿Ｆｉｌ、Ｉｑ＿ＡＣ＿Ｆｉｌを脱調検出レベルＥｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌと比較し、これを超えていた場合脱調とする。このような動作により脱調の検出が可能となる。
【００６０】
図６を用いて、脱調検出手段の一例として、特にモータに流入する電流の出力トルク成分に相当するｑ軸電流Ｉｑを用いる手段を説明する。図６は脱調検出の処理の流れを示すフローチャートである。図６において、ＳＴＰ１は脱調検出の開始処理、ＳＴＰ２は相電流の検出処理、ＳＴＰ３は相電流演算処理、ＳＴＰ４は３相２相変換処理、ＳＴＰ５は交流成分検出処理、ＳＴＰ１０は整流（絶対値演算）処理、ＳＴＰ１１ローパスフィルタによるフィルタリング処理、ＳＴＰ１２は脱調レベル比較処理、ＳＴＰ７はＰＷＭ停止処理、ＳＴＰ８は異常処理、ＳＴＰ９は正常終了処理である。
【００６１】
脱調検出の流れは以下のようになる。ＳＴＰ１により脱調検出処理が開始され、ＳＴＰ２の相電流検出処理で電流検出手段７ａ及び７ｂより直流ブラシレスモータ６に流入する２相分の電流Ｉｕ、Ｉｖを検出する。ＳＴＰ３の相電流演算処理ではＳＴＰ２で得られた２相分の電流Ｉｕ、Ｉｖより３相分の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを求める。ＳＴＰ４の３相２相変換処理ではＳＴＰ４で得られた３相分の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄ−ｑ座標系の電流Ｉｄ、Ｉｑに変換する。ＳＴＰ５の交流成分検出処理では、ＳＴＰ４で得られたｑ軸電流Ｉｑの交流成分Ｉｑ＿ＡＣをハイパスフィルタにて検出する。
【００６２】
ＳＴＰ１０の整流（絶対値演算）処理ではＳＴＰ５で得られたｑ軸電流交流成分Ｉｑ＿ＡＣを整流しＩｑ＿ＡＣの絶対値｜Ｉｑ＿ＡＣ｜を求める。ＳＴＰ１１のフィルタリング処理は｜Ｉｑ＿ＡＣ｜をローパスフィルタを用いてフィルタリングを行いＩｑの交流分の絶対値フィルタ値Ｉｑ＿ＡＣ＿Ｆｉｌを求める。ＳＴＰ１２の脱調レベル比較手段では、Ｉｑ＿ＡＣ＿Ｆｉｌと脱調レベルＥｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌと比較し、Ｉｑ＿ＡＣ＿Ｆｉｌ  ≧  Ｅｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌの場合脱調とし、ＳＴＰ７へ進む。Ｉｑ＿ＡＣ＿Ｆｉｌ  ＜  Ｅｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌの場合同期運転中としＳＴＰ９へ進む。ＳＴＰ７のＰＷＭ停止処理ではＳＴＰ６で脱調と判断した場合、ＰＷＭ信号発生手段９の出力するＰＷＭ信号をすべて停止状態とし、さらにインバータ制御手段の動作を停止させる。ＳＴＰ８の異常終了処理では脱調異常として脱調検出を終了する。ＳＴＰ９の正常終了処理では正常動作中として脱調検出処理を終了する。
【００６３】
以上のように正常運転時と脱調時に生じるｄ−ｑ軸電流の変化を検出することにより直流ブラシレスモータの脱調を検出するようにしたため従来の過電流現象による脱調検出に比べより精度良く脱調検出が可能である。
【００６４】
また、モータに流入する電流の出力トルク成分に相当するｑ軸電流Ｉｑは出力トルクに比例するため、単純にｑ軸電流のレベルで脱調を検出する場合、回転数や負荷トルクの条件に応じて脱調レベルを設定する必要があるため複雑な構成となる。しかし、本発明の実施の形態１のようにＩｑの交流分を検出することで、出力トルクが異なる条件であっても脱調の検出をより精度良く行うことが可能となる。
【００６５】
同様に脱調検出にｄ軸電流値を用いる場合であっても、ｄ軸電流値は回転数や負荷トルクのような同期電動機の運転条件により変化するため、従来例のように単純にｄ軸電流のレベルで脱調を検出する場合、回転数や負荷トルクの条件に応じて脱調レベルを設定する必要があるため複雑な構成となる。しかし、本発明の実施の形態１のようにＩｄの交流分を検出することで、同期電動機の運転状態が異なる条件であっても脱調の検出をより精度良く行うことが可能となる。
【００６６】
また、インバータ制御手段８内で出力電圧指令値の演算に用いる変数を用いているため、誘起電圧推定手段等の手段が不要であるため、脱調検出処理を簡略化することが可能である。
【００６７】
また、ｑ軸電流の交流成分Ｉｑ＿ＡＣの絶対値を取り｜Ｉｑ＿ＡＣ｜、その値をローパスフィルタを用いてフィルタリングした値Ｉｑ＿ＡＣ＿Ｆｉｌを脱調検出に用いることで、以下の点でより脱調検出精度を向上することが可能である。急激な負荷トルク変動あるいは、直流電源１の電圧の変動により、脱調状態でない場合であってもｑ軸電流の交流成分Ｉｑ＿ＡＣが一時的に大となる場合があるが、Ｉｑ＿ＡＣ＿Ｆｉｌを脱調検出に用いることで前記状態による脱調状態の誤検出を回避することが可能である。
【００６８】
ここで、脱調検出時に比較するための脱調検出レベルの設定例について説明する。ｑ軸電流値Ｉｑの交流成分Ｉｑ＿ＡＣは同期運転状態においても、負荷トルクの変動などにより発生する。しかし、通常時に発生するＩｑ＿ＡＣのレベルは脱調時に発生するＩｑ＿ＡＣレベルと比較すると小であるため、設定レベルは通常時に発生するＩｑ＿ＡＣレベルより大きく、脱調時に発生するＩｑ＿ＡＣレベルより小とすることで可能である。通常時と脱調時のＩｑ＿ＡＣの発生レベルには大きな差があるため設定は容易である。
【００６９】
脱調レベル設定値の一例を以下に説明する。定格運転時の電流が０．５Ａ程度の直流ブラシレスモータに対して脱調時に発生するｑ軸電流Ｉｑの交流成分の平均値Ｉｑ＿ＡＣ＿Ｆｉｌのレベルは定格運転範囲内において定格電流実効値の５０％以下であったのに対し、脱調時に発生するｑ軸電流交流成分平均値Ｉｑ＿ＡＣ＿Ｆｉｌのレベルは定格運転範囲において定格電流実効値の２５０％以上であった。そこで、負荷トルクの変動や直流電圧変動の影響を考慮し、定格電流実効値の２００％を脱調検出レベルとするなどの手段が考えられる。
【００７０】
また、脱調レベル設定時の別の一例を以下に説明する。同期電動機の負荷の例として圧縮機、特にシングル回転子リタイプの圧縮機のように一回転中の負荷変動が大きいものに対しては、負荷変動の影響によるトルクリップルによりｑ軸電流Ｉｑに発生する交流成分Ｉｑ＿ＡＣがやや大となるが、脱調時のＩｑ＿ＡＣはそれほど大とはならない。通常に比べて脱調検出レベルを大きめに設定すればよい。
【００７１】
本発明の実施の形態１で示した脱調検出法において、インバータ装置と直流ブラシレスモータの組み合わせによっては低速時の直流モータに流入する電流が小さいため、低速回転時に脱調検出が困難となる条件がある。このような場合は、起動直後に定常動作回転数まで加速することで検出が可能となる。このとき、検出までの間、脱調状態が継続することとなるが、時間として、数秒であり、また流れる電流も定格運転時に比べ小さいため、インバータ装置や同期電動機への悪影響はほとんどない。
【００７２】
また、直流ブラシレスモータを加減速する場合、ｄ−ｑ座標系電流Ｉｄ、Ｉｑに交流成分が生じる場合があり、脱調検出の誤検出を起こす可能性がある。このような場合は加減速中に脱調検出処理を行わず、加減速過程以外で検出するようにすることで検出が可能となる。
【００７３】
ここで、図４あるいは図６に示す脱調検出のための流れ図において、ＳＴＰ５でｄ−ｑ座標系電流から交流成分を検出する際、バンドパスフィルタやＦＦＴ（高速フーリエ変換）等を用いて特定の周波数成分のみを検出する手段を用いることでより脱調検出精度を向上することが可能となる。特定周波数成分の一例として、インバータ装置の出力する電圧の周波数の２倍の周波数が上げられる。これは、例えば４極のモータであれば脱調時のｄ−ｑ座標系電流にインバータ装置の出力する電圧の回転周波数の２倍の周波数成分が多く含まれるためである。特定周波数成分を決める場合、一例として、モータの極数などから決定する方法がある。
【００７４】
実施の形態１における脱調検出法としてｑ軸電流値を用いる手段について説明したが、ｄ軸電流値あるいは、ｄ軸電流指令値とｄ軸電流との誤差、ｑ軸電流指令値とｑ軸電流との誤差を用いることでも同様の脱調検出を行うことが可能である。ここで、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値とは、同期電動機を駆動制御する際に、同期電動機を適正に制御するための指令値であり、同期電動機の運転条件により決まる値である。
【００７５】
ｄ軸電流指令値とｄ軸電流との誤差、ｑ軸電流指令値とｑ軸電流との誤差を用いて脱調検出を行う場合は、相電流演算手段１０より求められた３相の電流値をｄ−ｑ  座標系の電流値に変換するｄ−ｑ座標変換手段である３相２相変換手段１１により得られたｄ−ｑ座標電流とｄ−ｑ座標電流指令値との誤差を求め、得られたｄ−ｑ軸電流誤差の交流成分を検出し、検出されたｄ−ｑ軸電流誤差交流成分の少なくとも何れか一方と任意に設定された脱調レベル信号とを比較して脱調を検出する。
【００７６】
脱調検出にｑ軸電流値を用いる場合、ｑ軸電流は同期電動機に流れる電流のトルク成分に相当する。このためｑ軸電流に大きな交流成分が生じる場合は電動機の出力トルクの変動が大である場合であり、動作が異常である場合に相当する。ここで、定常動作時においても、負荷トルクの変動によってｑ軸電流に交流成分が発生するが脱調時に発生する交流成分に比べ小である。以上のようにｑ軸電流の変化は電動機の動作に関連付けられるため正常時と脱調時を区別しやすい。このため脱調検出にｑ軸電流を用いる手段は脱調レベルの設定等が容易になる。
【００７７】
また、脱調検出にｄ軸電流を用いる場合、ｄ軸電流はｑ軸電流と同様に脱調時に交流成分を生じるため、ｑ軸電流と同様に脱調検出が可能となる。
【００７８】
また、ｄ軸電流とｑ軸電流の両方を用いる場合は、複数の情報より脱調を検出するためより脱調検出の精度が向上する。ｄ軸電流値とｑ軸電流値を用いて座標変換や演算式を用いてｄ軸電流あるいはｑ軸電流以外の少なくとも１つの検出量に変換して用いる場合も同様である。
【００７９】
また、ｄ軸電流及びｑ軸電流は、一般的に電動機の回転子の磁極方向をｄ軸、ｄ軸から回転方向に９０度進んだ位相をｑ軸と定義している。しかし、位置センサレスで同期電動機を駆動する場合、正確にｄ−ｑ軸を検出することは困難なので、制御上の座標系として、ｄ軸に相当する軸をδ軸、ｑ軸に相当する軸をγ軸として定義する場合もあるが、δ−γ軸座標系においても同様の構成で実現できることは言うまでもない。
【００８０】
上述の実施の形態では、ｄ−ｑ軸電流交流成分を平均化する場合に、ｄ−ｑ  軸電流の交流成分の絶対値を取り、その絶対値をフィルタリングすることによりｄ−ｑ  軸電流の交流成分平均化値を求めたが、ｄ−ｑ軸電流交流成分の実効値を求めてｄ−ｑ  軸電流の交流成分平均化値としてもよい。
【００８１】
実施の形態２．
図７、８は実施の形態２を示す図で、図７はインバータ装置の構成を示す図、図８は脱調検出処理の流れ図である。図７において、１は直流電源部、２はインバータ装置、３は複数のスイッチング素子であり、３ａはＵ相上側スイッチング素子、３ｂはＶ相上側スイッチング素子、３ｃはＷ相上側スイッチング素子、３ｄはＵ相下側スイッチング素子、３ｅはＶ相下側スイッチング素子、３ｆはＷ相下側スイッチング素子である。４は複数のスイッチング素子３と並列に接続された複数の還流ダイオード、５は複数のスイッチング素子３及び複数の還流ダイオード４からなるインバータ主回路、６は直流ブラシレスモータである。
【００８２】
７ａは直流ブラシレスモータ６に流入する電流のうち一相の電流を検出する電流検出手段、７ｂは電流検出手段７ａと異なる相の電流を検出する電流検出手段、８は電流検出手段７ａ、７ｂにより検出された電流値に基づきインバータ主回路５内のスイッチング素子３をオン・オフ制御するインバータ制御手段である。
【００８３】
９はインバータ制御手段８内で求められた出力電圧指令値をスイッチング素子３をオン・オフ制御するためのＰＷＭ信号を発生させるＰＷＭ信号発生手段、１０は電流検出手段７ａ、７ｂにより検出された２相分の電流値から３相の電流値を求める相電流演算手段、１１は相電流演算手段より求められた３相の電流値をｄ−ｑ座標系の電流値に変換する３相２相変換手段、１２は３相２相変換手段１１により求められたｄ−ｑ座標系電流値を基に直流ブラシレスモータを駆動するためのｄ−ｑ座標系の出力電圧指令値を求める電圧指令値演算手段、１３は電圧指令値演算手段１２により求められたｄ−ｑ座標系の出力電圧指令値を基に出力電圧ベクトルを求める出力電圧ベクトル演算手段、１４は直流電源１の直流電圧を検出する直流電圧検出手段である。
【００８４】
１７は出力電圧ベクトル演算処理１３より得られた出力電圧ベクトルＶｘ*の大きさ｜Ｖｘ*｜と脱調検出レベルＶ＿Ｅｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌとを比較する出力電圧異常検出手段、１８は出力電圧異常検出手段１７より得られた比較結果より脱調を検出する脱調検出手段である。
【００８５】
上記のように構成されたインバータ装置の動作を図７を用いて説明する。図において、インバータ装置２は直流ブラシレスモータ６に流入する相電流のうち２相分の電流を電流検出手段７ａ、７ｂより検出する。検出した２相分の電流、例えばＵ相電流Ｉｕ及びＶ相電流Ｉｖを用いて、インバータ制御手段８は、直流ブラシレスモータ６を駆動するためにインバータ主回路５が出力する電圧値及び電圧位相等の出力電圧指令値を演算により求め、インバータ主回路５内のスイッチング素子３をオン・オフ制御するためのＰＷＭ信号を出力する。
【００８６】
インバータ制御手段８においては、以下に記載する動作にてＰＷＭ信号を出力する。電流検出手段７ａ、７ｂにより検出された相電流Ｉｕ、Ｉｖにより相電流演算手段１０にて３相分の相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを求め、３相２相変換手段１１により３相分の相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗはｄ−ｑ座標系の電流Ｉｄ、Ｉｑに変換される。電圧指令値演算手段１２はｄ−ｑ座標系の電流Ｉｄ、Ｉｑよりｄ−ｑ座標系における出力電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*を演算により求める。出力電圧ベクトル演算手段１３はｄ−ｑ座標系の出力電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*より出力電圧ベクトルＶｘ*を演算により求める。ＰＷＭ信号発生手段９は直流電圧検出手段１４より得られた直流電圧Ｖｄｃと出力電圧ベクトルＶｘ*よりスイッチング素子３をオン・オフ制御するためのＰＷＭ信号を求め出力する。
【００８７】
ＰＷＭ信号発生手段９により出力されたＰＷＭ信号によりインバータ主回路５内のスイッチング素子３がオン・オフ動作される。スイッチング素子３のオン・オフ動作によりインバータ主回路５より直流ブラシレスモータ６に電力が供給され、直流ブラシレスモータが駆動される。
【００８８】
出力電圧ベクトル演算手段１３より得られた出力電圧ベクトルＶｘ*は出力電圧異常検出手段１７においてベクトルの大きさ｜Ｖｘ*｜が求められたのち、脱調レベルＶ＿Ｅｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌと比較され脱調レベルＶ＿Ｅｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌを下回った場合脱調とする。一方、脱調レベルＶ＿Ｅｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌを超えていれば正常に同期運転が行われているとする。
【００８９】
脱調検出手段１８では出力電圧異常検出処理の結果、｜Ｖｘ*｜が脱調レベルＶ＿Ｅｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌを下回った場合、脱調とし、ＰＷＭ信号発生手段９に異常停止信号を出力する。ＰＷＭ信号発生手段９は異常停止信号を受信した場合、インバータ主回路５内のスイッチング素子３をすべてオフとする信号を出力し、スイッチング素子の動作を停止させる。また、これと同時にインバータ制御装置の動作も停止させる。このような動作により脱調検出が可能となる。
【００９０】
図８を用いて、実施の形態２における脱調検出処理の流れの一例について説明する。図８は脱調検出の処理の流れを示すフローチャートである。図８において、ＳＴＰ１は脱調検出の開始処理、ＳＴＰ１３は出力電圧ベクトル検出処理、ＳＴＰ１４は出力電圧ベクトルの大きさ検出処理、ＳＴＰ１５は脱調レベル比較処理、ＳＴＰ７はＰＷＭ停止処理、ＳＴＰ８は異常終了処理、ＳＴＰ９は正常終了処理である。
【００９１】
ＳＴＰ１で脱調検出処理を開始し、ＳＴＰ１３の出力ベクトル検出処理で出力電圧ベクトル演算処理１３より得られた出力電圧ベクトルＶｘ*を検出し、ＳＴＰ１４の出力ベクトルの大きさ検出処理でＳＴＰ１３で検出した出力電圧ベクトルＶｘ*の大きさ｜Ｖｘ*｜を求める。ＳＴＰ１５の脱調レベル比較処理では出力電圧ベクトルの大きさ｜Ｖｘ*｜と脱調レベルＶ＿Ｅｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌを比較し、｜Ｖｘ*｜  ＜  Ｖ＿Ｅｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌの場合脱調としＳＴＰ７に進む。一方｜Ｖｘ*｜  ≧  Ｖ＿Ｅｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌの場合正常に同期運転が行われているとしＳＴＰ９に進む。
【００９２】
ＳＴＰ７のＰＷＭ停止処理ではＳＴＰ６で脱調と判断した場合、ＰＷＭ信号発生手段９の出力するＰＷＭ信号をすべて停止状態とし、さらにインバータ制御手段の動作を停止させる。ＳＴＰ８の異常終了処理では脱調異常として脱調検出を終了する。ＳＴＰ９の正常終了処理では正常動作中として脱調検出処理を終了する。
【００９３】
直流ブラシレスモータを駆動する場合、同期運転を継続するために必要な出力電圧を下回るような場合、同期運転が継続できず脱調を起こす。そこでこの現象より脱調を検出することが可能となる。この検出が実施の形態２に示した動作で実現可能である。ここで、運転条件に応じて出力電圧ベクトルの大きさ｜Ｖｘ*｜は異なるため脱調レベルＶ＿Ｅｒｒｏｒ＿Ｌｅｖｅｌは運転条件に応じて設定する。
【００９４】
以上のように正常同期運転時と脱調時に生じる出力電圧ベクトル｜Ｖｘ*｜の差を検出することにより直流ブラシレスモータの脱調を検出するようにしたため従来の過電流現象による脱調検出に比べより精度良く脱調検出が可能である。
【００９５】
また、インバータ制御手段８内で出力電圧指令値の演算に用いる変数を用いているため、誘起電圧推定手段等の手段が不要となり、脱調検出処理を簡略化することが可能である。
【００９６】
ここで、本発明による実施の形態１及び実施の形態２による同期電動機の例として直流ブラシレスモータを例にあげたが、永久磁石同期電動機やシンクロナスリラクタンスモータ、スイッチドリラクタンスモータのようなものであっても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００９７】
本発明による同期電動機の脱調検出装置を搭載する装置の一例として、冷凍冷蔵庫や空気調和機の圧縮機駆動装置があげられる。圧縮機駆動装置に搭載することで、脱調が継続した場合に生じる圧縮機騒音、圧縮機の振動による冷媒配管の損傷あるいは電動機の回転子に用いられる磁石の減磁あるいは電流増加によるインバータ装置の半導体素子の破壊などの問題点を改善できる。これにより、信頼性の高い冷凍冷蔵庫や空気調和機を実現できる。
【００９８】
本発明による同期電動機の脱調検出装置を搭載する装置の一例として、冷凍冷蔵庫や空気調和機のファンモータ駆動装置が上げられる。ファンモータ駆動装置に搭載することで、脱調が継続した場合に生じるファンモータ騒音、ファンモータの振動あるいは電動機の回転子に用いられる磁石の減磁あるいは電流増加によるインバータ装置の半導体素子の破壊などの問題点を改善できる。これにより、信頼性の高い冷凍冷蔵庫や空気調和機を実現できる。
【００９９】
【発明の効果】
この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、同期電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により得られた電流信号を励磁電流成分（ｄ軸電流）とトルク電流成分（ｑ軸電流）とに座標変換するｄ−ｑ座標変換手段と、ｄ−ｑ座標変換手段により得られたｄ−ｑ軸電流の交流成分を求める電流交流成分検出手段と、電流交流成分検出手段により得られたｄ−ｑ軸電流交流成分の少なくとも何れか一方が任意に設定された脱調レベル信号を超えた場合に脱調を検出する脱調検出手段とを備えたことにより、簡略化された構成で、精度良く脱調を検出することが可能となる。また、脱調状態が継続することで生じる、回転子内の磁石の減磁や電流増加によるインバータ主回路素子の破壊を防ぐことが可能となる。また、脱調状態が継続することで生じる同期電動機の騒音や振動を防ぐことが可能となる。
【０１００】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、同期電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により得られた電流信号を励磁電流成分（ｄ軸電流）とトルク電流成分（ｑ軸電流）とに座標変換するｄ−ｑ座標変換手段と、ｄ−ｑ座標変換手段により得られたｄ−ｑ軸電流の交流成分を求める電流交流成分検出手段と、電流交流成分検出手段により得られたｄ−ｑ軸電流交流成分の実効値又は絶対値の平均化値を求めて、ｄ−ｑ軸電流交流成分を平均化する交流成分平均化手段と、交流成分平均化手段により得られたｄ−ｑ軸電流交流成分の平均化値の少なくとも何れか一方が任意に設定された脱調レベル信号を超えた場合に脱調を検出する脱調検出手段とを備えたことにより、簡略化された容易な構成で、精度良く脱調を検出することが可能となる。また、検出に用いる値に平均化した値を用いるため、同期電動機の負荷トルク変動、あるいは電圧変動による脱調誤検出を防ぐことが可能となる。また、脱調状態が継続することで生じる同期電動機の回転子内の磁石の減磁や電流増加によるインバータ主回路素子の破壊を防ぐことが可能となる。また、脱調状態が継続することで生じる同期電動機の騒音や振動を防ぐことが可能となる。
【０１０１】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、同期電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により得られた電流信号を励磁電流成分（ｄ軸電流）とトルク電流成分（ｑ軸電流）とに座標変換するｄ−ｑ座標変換手段と、ｄ−ｑ座標変換手段により得られたｄ−ｑ座標電流とｄ−ｑ座標電流指令値との誤差を求める電流誤差演算手段と、電流誤差演算手段により得られたｄ−ｑ軸電流誤差の交流成分を検出する電流誤差交成分検出手段と、電流誤差交流成分検出手段により得られたｄ−ｑ軸電流誤差交流成分の少なくとも何れか一方が任意に設定された脱調レベル信号を超えた場合にとを比較して脱調を検出する脱調検出手段とを備えたことにより、簡略化された構成で、精度良く脱調を検出することが可能となる。また、脱調状態が継続することで生じる同期電動機の回転子内の磁石の減磁や電流増加によるインバータ主回路素子の破壊を防ぐことが可能となる。また、脱調状態が継続することで生じる同期電動機の騒音や振動を防ぐことが可能となる。
【０１０２】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、ｄ−ｑ座標系電流から交流成分を検出する際、特定の周波数成分のみを検出することにより、脱調検出精度を向上することができる。
【０１０３】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、特定の周波数成分を、インバータ装置の出力する電圧の周波数の２倍の周波数としたことにより、脱調検出精度を向上することができる。
【０１０４】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、ｄ−ｑ軸電流誤差の交流成分を検出する際、特定の周波数成分のみを検出することにより、脱調検出精度を向上することができる。
【０１０５】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、ｑ軸電流交流成分の平均値と比較される脱調検出レベルは同期電動機の定格電流の２００％程度とすることにより、負荷トルクや直流電圧の変動の影響を受けることなく、確実に脱調を検出することができる。
【０１０６】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、低速回転時に脱調検出が困難となる場合は、起動直後に定常動作回転数まで加速して脱調の検出を行うことにより、脱調の検出が可能となる。
【０１０７】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、同期電動機を加減速する際に、脱調検出の誤検出を起こす可能性がある場合は、加減速過程以外で脱調検出処理を行うことにより、脱調の検出が可能となる。
【０１０８】
また、この発明に係る同期電動機の脱調検出装置は、同期電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により得られた電流信号より同期電動機に印加する出力電圧指令値を求める出力電圧指令演算手段と、出力電圧指令演算手段により得られた出力電圧指令値を基に出力電圧ベクトルを求める出力電圧ベクトル演算手段と、出力電圧ベクトル演算手段により得られた出力電圧ベクトルの大きさと脱調検出レベルとを比較する出力電圧異常検出手段と、出力電圧異常検出手段により得られた比較結果より脱調を検出する脱調検出手段とを備えたことにより、簡略化された構成で、精度良く脱調を検出することが可能となる。また、脱調状態が継続することで生じる同期電動機の回転子内の磁石の減磁や電流増加によるインバータ主回路素子の破壊を防ぐことが可能となる。また、脱調状態が継続することで生じる同期電動機の騒音や振動を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１を示す図で、同期電動機の脱調検出装置の構成を示す図である。
【図２】  実施の形態１を示す図で、同期運転時の各種波形を説明する図である。
【図３】  実施の形態１を示す図で、脱調時の各種波形を説明する図である。
【図４】  実施の形態１を示す図で、脱調検出処理の流れを示すフローチャート図である。
【図５】  実施の形態１を示す図で、脱調時の各種波形を説明する図ある。
【図６】  実施の形態１を示す図で、脱調検出処理の流れを示すフローチャート図である。
【図７】  実施の形態２を示す図で、同期電動機の脱調検出装置の構成を示す図である。
【図８】  実施の形態２を示す図で、脱調検出処理の流れを示すフローチャート図である。
【図９】  従来の同期電動機の脱調検出装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  直流電源部、２  インバータ装置、３  スイッチング素子、３ａ  Ｕ相上側スイッチング素子、３ｂ  Ｖ相上側スイッチング素子、３ｃ  Ｗ相上側スイッチング素子、３ｄ  Ｕ相下側スイッチング素子、３ｅ  Ｖ相下側スイッチング素子、３ｆ  Ｗ相下側スイッチング素子、４  還流ダイオード、５  インバータ主回路、６  直流ブラシレスモータ、７ａ、７ｂ  電流検出手段、８  インバータ制御手段、９  ＰＷＭ信号発生手段、１０  相電流演算手段、１１  ３相２相変換手段、１２  電圧指令値演算手段、１３  出力電圧ベクトル演算手段、１４  直流電圧検出手段、１５  交流成分検出手段、１６  脱調検出手段、１７  出力電圧異常検出手段、１８  脱調検出手段。
【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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