(57)【要約】【課題】モータを滑らかに始動させることができる駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置は、インバータと、前記インバータの出力電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器により検出された出力電流と前記電動機の角速度指令値とから、前記インバータから前記電動機に流すトルク電流および磁化電流を制御するベクトル制御部とを備え、前記ベクトル制御部は、前記電動機の始動時に、前記磁化電流を所定の第１初期値から所定の第２初期値まで所定の増加率で増加させる。【選択図】図６
2014131398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機を駆動するための駆動装置であって、
インバータと、
前記インバータの出力電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器により検出された出力電流と前記電動機の角速度指令値とから、前記インバータから前記電動機に流すトルク電流および磁化電流を制御するベクトル制御部とを備え、
前記ベクトル制御部は、前記電動機の始動時に、前記磁化電流を所定の第１初期値から所定の第２初期値まで所定の増加率で増加させることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記ベクトル制御部は、前記磁化電流が前記第２初期値に近づくにつれて、前記増加率を徐々に小さくすることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記第１初期値は前記電動機の定格電流値以下で、かつ過励磁になる電流値を超えない値であることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記第１初期値は０であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記ベクトル制御部は、前記磁化電流が前記第２初期値に達した後、前記磁化電流を所定の減少率で減少させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記第１初期値、前記第２初期値、および前記増加率の少なくとも１つを前記ベクトル制御部に入力するための外部入力装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータの位置センサを用いることなく、電動機を駆動することができる駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石同期モータは、高効率かつメンテナンスフリーであることから、様々な分野に広く使用されている。この永久磁石同期モータを可変速駆動するためには、ロータの回転位置を検出することが必要となる。従来から、ロータの位置センサを使用せずに永久磁石同期モータを駆動するための様々な方法が開発されている。例えば、特許文献１および特許文献２に開示されている方法では、モータの巻線に生じる誘起電圧からロータの位置を推定し、モータに流す電流を制御する。
【０００３】
センサレスベクトル制御は、位置センサを用いずに、フィードバックされたモータ電流からロータの位置（位相）を推定し、推定されたロータの位置に基づいてモータの電流を制御する方法である。しかしながら、モータが停止しているときは、ロータの位置を推定することができない。そこで、ベクトル制御を可能とするために、モータの始動時にはロータを捕捉するための初期電流がモータに流される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１５５３９３号公報
【特許文献２】特開平５−８３９６５号公報
【特許文献３】特開２０１２−５０２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した始動方法によれば、ロータの位相が不明であっても、モータを始動させることが可能である。しかしながら、モータの始動時には、初期電流の位相はロータの位相からずれていることがほとんどであるため、初期電流をモータに流すと、ロータが初期電流の位相に同期しようとして急激なトルクがロータに掛かり、結果としてロータがスムーズに回転し始めない。このようなロータの始動時の変則的な動きは、特に、モータがカップリングを介して回転機械に連結されている場合に問題となりうる。すなわち、カップリングがロータの変則的な動きによって大きな音を立て、騒音源ともなりうる。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、モータを滑らかに始動させることができる駆動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】
【０００７】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、電動機を駆動するための駆動装置であって、インバータと、前記インバータの出力電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器により検出された出力電流と前記電動機の角速度指令値とから、前記インバータから前記電動機に流すトルク電流および磁化電流を制御するベクトル制御部とを備え、前記ベクトル制御部は、前記電動機の始動時に、前記磁化電流を所定の第１初期値から所定の第２初期値まで所定の増加率で増加させることを特徴とする。
【０００８】
本発明の好ましい態様は、前記ベクトル制御部は、前記磁化電流が前記第２初期値に近づくにつれて、前記増加率を徐々に小さくすることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第１初期値は前記電動機の定格電流値以下で、かつ過励磁になる電流値を超えない値であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第１初期値は０であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ベクトル制御部は、前記磁化電流が前記第２初期値に達した後、前記磁化電流を所定の減少率で減少させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第１初期値、前記第２初期値、および前記増加率の少なくとも１つを前記ベクトル制御部に入力するための外部入力装置をさらに備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モータの始動時に、予め設定された増加率で磁化電流が徐々に上昇される。したがって、従来の駆動装置とは異なり、本発明の駆動装置はモータを滑らかに始動させるこができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る駆動装置（電力変換装置）を示すブロック図である。
【図２】図１に示すベクトル制御部を示すブロック図である。
【図３】図３（ａ）はｄ軸の方向に電流Ｉｄが流れたときの同期モータの等価回路を示す図であり、図３（ｂ）はｑ軸の方向に電流Ｉｑが流れたときの同期モータの等価回路を示す図である。
【図４】図４（ａ）は最も運転効率が良い出力電圧および出力電流をベクトルで示した図であり、図４（ｂ）は出力電流の位相がｑ軸方向の電流に対して進んでいる状態にある出力電圧および出力電流をベクトルで示した図である。
【図５】低速領域での磁化電流指令値をブーストさせる例を示す図である。
【図６】モータ始動時に磁化電流指令値を変化させる一例を示す図である。
【図７】モータ始動時に磁化電流指令値を変化させる他の例を示す図である。
【図８】モータ始動時に磁化電流指令値を変化させるさらに他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る駆動装置（電力変換装置）を示すブロック図である。この駆動装置は、図１に示すようにインバータ１０およびベクトル制御部１１を含む複数の要素から構成されている。より具体的には、駆動装置は、モータＭに供給される電流を生成するインバータ１０と、インバータ１０への電圧指令値を決定するベクトル制御部１１と、インバータ１０からモータＭに供給される電流を検出する電流検出器（電流計）１２とを備えている。
【００１２】
インバータ１０は、インバータ回路１０Ａと、このインバータ回路１０Ａを駆動するゲートドライバ１０Ｂとから基本的に構成されている。インバータ回路１０Ａでは、直流電力（例えば、商用電源を全波整流して得られる直流電源からの直流電力）が供給される正極ラインＰと負極ラインＮとの間に３組の上下アームが並列に接続されており、各相の上下アームにはスイッチング素子（ＩＧＢＴ）Ｓ１〜Ｓ６とダイオードＤ１〜Ｄ６とからなる逆並列回路が組み込まれている。記号Ｃ１はコンデンサである。これらスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６、ダイオードＤ１〜Ｄ６、およびコンデンサＣ１によりインバータ回路１０Ａが構成されている。ゲートドライバ１０Ｂは、ベクトル制御部１１から送られる電圧指令値に従った電圧が生成されるように、インバータ回路１０Ａのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６を駆動する。
【００１３】
電流検出器１２は、インバータ１０からモータＭに供給される三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを計測する。その計測値は、ゲイン調整器１５によって増幅された後、ベクトル制御部１１に入力される。なお、ゲイン調整器１５は省略することもできる。なお、三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの計測は、任意の２相の電流を計測し、式Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０から残りの電流を求めてもよい。ベクトル制御部１１は、三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗおよび外部から入力される角速度指令値に基づいて、インバータ１０からモータＭに供給されるトルク電流および磁化電流を決定し、これらトルク電流および磁化電流に対応した三相電圧指令値Ｖｕ*，Ｖｖ*、Ｖｗ*を生成する。
【００１４】
ベクトル制御部１１は、これら三相電圧指令値Ｖｕ*，Ｖｖ*、Ｖｗ*に対応したＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号をゲートドライバ１０Ｂに送る。ゲートドライバ１０Ｂは、三相電圧指令値Ｖｕ*，Ｖｖ*、Ｖｗ*に対応するＰＷＭ信号に基づいてゲートドライブ信号を生成し、６個のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６は、ゲートドライブ信号に基づいて動作（オン、オフ）される。このように、インバータ１０はベクトル制御部１１からの三相電圧指令値に基づいた電圧を生成し、これをモータＭに印加する。
【００１５】
ベクトル制御部１１の基本的動作は次の通りである。電流検出器１２によって検出されたインバータ１０の三相出力電流は、回転座標系上の二相電流（ベクトルとして表される）に変換される。ここで、回転座標系の一方の軸を１次鎖交磁束の方向に一致させると、他方の軸は１次鎖交磁束に直交する。したがって、１次鎖交磁束に直交する軸上の電流ベクトルを制御することによって、モータＭのトルクを制御することができる。すなわち、変換された二相電流とそれぞれの目標値との偏差がなくなるようにＰＩ制御が行なわれ、二相の電圧指令値が決定される。得られた回転座標系上の二相の電圧指令値は、静止座標系上の三相の電圧指令値に変換される。そして、各相の電圧指令値に対応したＰＷＭ信号が生成され、このＰＷＭ信号はインバータ１０のゲートドライバ１０Ｂに送られる。ベクトル制御部１１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）または専用の処理装置から構成することができる。
【００１６】
図２は図１に示すベクトル制御部１１を示すブロック図である。電流検出器１２によって検出された三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ（ベクトルとして表される）は３／２相変換部１７に送られ、ここで静止座標系上の三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは静止座標系上の二相電流に変換される。この静止座標系上の二相電流は静止／回転座標変換部１８に送られ、ここで位相θに基づいて回転座標系上の二相電流、すなわち磁化電流Ｉｍおよびトルク電流Ｉｔに変換される。位相θはモータＭのロータの回転角度である。
【００１７】
トルク電流Ｉｔおよび磁化電流Ｉｍは、トルク電圧指令部２１および磁化電圧指令部２２にそれぞれ送られる。トルク電圧指令部２１には、目標トルク電流指令部２４からトルク電流指令値Ｉｔ*が入力される。そして、トルク電圧指令部２１は、トルク電流指令値Ｉｔ*とトルク電流Ｉｔとの偏差が０となるようにＰＩ演算を行ない、トルク電圧指令値Ｖｔ*を決定する。目標トルク電流指令部２４は速度制御部であり、ベクトル制御部１１の外部から入力される角速度指令値ω*と、モータＭの角速度ωとの偏差が０となるようなトルク電流指令値Ｉｔ*をＰＩ演算により決定する。
【００１８】
磁化電圧指令部２２には、磁化電流下限チェック部３８から磁化電流指令値Ｉｍ*が入力される。磁化電圧指令部２２は、磁化電流指令値Ｉｍ*と磁化電流Ｉｍとの偏差が０となるようにＰＩ演算を行ない、磁化電圧指令値Ｖｍ*を決定する。磁化電流下限チェック部３８は目標磁化電流指令部２６および初期磁化電流決定部３９に接続されている。この目標磁化電流指令部２６は、目標出力電圧決定部２７から送られる目標出力電圧Ｖdemと出力電圧Ｖoutとの偏差が０となるような磁化電流指令値Ｉｍ*をＰＩ演算により決定する。磁化電流下限チェック部３８は、目標磁化電流指令部２６から送られてくる磁化電流指令値Ｉｍ*を、初期磁化電流決定部３９から送られてくる磁化電流指令値の下限値Ｉｍ*-minと比較し、大きい方の値を出力する。
【００１９】
インバータ１０の出力電圧Ｖoutは、トルク電圧指令値Ｖｔ*および磁化電圧指令値Ｖｍ*から出力電圧算出部３０によって算出される。また、トルク電圧指令値Ｖｔ*および磁化電圧指令値Ｖｍ*は速度演算部３１にも送られ、ここでロータの角速度ωが算出される。得られた角速度ωは、目標トルク電流指令部２４、目標出力電圧決定部２７、積分器３３、および初期磁化電流決定部３９に入力される。積分器３３は、角速度ωを積分してロータの位相θを決定する。この位相θは静止／回転座標変換部１８および回転／静止座標変換部３５に入力される。
【００２０】
磁化電圧指令値Ｖｍ*およびトルク電圧指令値Ｖｔ*は、回転／静止座標変換部３５に入力され、ここで回転座標系上の磁化電圧指令値Ｖｍ*およびトルク電圧指令値Ｖｔ*は、位相θに基づき静止座標系上のトルク電圧指令値および磁化電圧指令値に変換される。さらに２／３相変換部３６により、静止座標系上のトルク電圧指令値および磁化電圧指令値は、三相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）の電圧指令値Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*に変換される。インバータ１０は、上述したように、電圧指令値Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*に従って電圧を生成する。
【００２１】
ここで、ベクトル制御部１１が永久磁石型同期モータを制御する場合について説明する。ｄｑ回転座標系において、ロータの永久磁石の磁束の方向をｄ軸とし、ｄ軸に直交する軸をｑ軸とすると、同期モータの等価回路は図３（ａ）および図３（ｂ）に示すようになる。図３（ａ）および図３（ｂ）において、Ｒは巻線抵抗を表し、Ｌｄはｄ軸方向のインダクタンスを表し、Ｌｑはｑ軸方向のインダクタンスを表し、ωは角速度を表し、Ψは鎖交磁束を表している。
【００２２】
図３（ａ）はｄ軸の方向に電流Ｉｄが流れたときの等価回路を示し、図３（ｂ）はｑ軸の方向に電流Ｉｑが流れたときの等価回路を示す。図３（ａ）および図３（ｂ）により、電圧方程式は次のように与えられる。
Ｖｄ＝Ｉｄ・Ｒ＋ｐＬｄＩｄ−ωＬｑＩｑ            （１）
Ｖｑ＝Ｉｑ・Ｒ＋ｐＬｑＩｑ＋ωＬｄＩｄ＋ωΨ      （２）
ここで、ｐは時間微分（ｄ／ｄｔ）を表す。図３（ａ）および図３（ｂ）に示す記号ｊは虚数単位を表している。干渉成分ｊωＬｑＩｑ，ｊωＬｄＩｄをｄｑ軸（モータ軸）上に表すと、ベクトルの方向が変換されて記号ｊがとれるので、記号ｊは式（１）および式（２）は表されていない。なお、式（１）および式（２）において、角速度ωと鎖交磁束Ψとの積であるωΨは誘起電圧を表している。
【００２３】
インバータ１０の出力電圧Ｖoutは、式（１）および式（２）より次のように求められる。
Ｖout（→）＝Ｖｄ（→）＋Ｖｑ（→）      （３）
Ｖout＝Ｉｄ・Ｒ＋ｐＬｄＩｄ−ωＬｑＩｑ
＋Ｉｑ・Ｒ＋ｐＬｑＩｑ＋ωＬｄＩｄ＋ωΨ      （４）
ただし、記号（→）はベクトルを表している。
【００２４】
モータＭが安定して運転している場合、フィードバック電流は綺麗な正弦波となる。この場合、座標変換された電流Ｉｔ，Ｉｍはほとんど変化しないため、定常状態にあるといえる。よって、上記式（４）の微分項は無視することができるので、上記式（４）は、
Ｖout＝Ｉｄ・Ｒ−ωＬｑＩｑ＋Ｉｑ・Ｒ＋ωＬｄＩｄ＋ωΨ
＝Ｉｄ・Ｒ＋Ｉｑ・Ｒ＋ω（ＬｄＩｄ−ＬｑＩｑ＋Ψ）      （５）
と表される。
さらに、出力電流Ｉoutは、ベクトルＩｄとベクトルＩｑとの合成であるので、上記式（５）は、
Ｖout＝Ｉout・Ｒ＋ωＬｄＩｄ−ωＬｑＩｑ＋ωΨ      （６）
と表される。
【００２５】
図４（ａ）は表面磁石型モータ（ＳＰＭ）の最も運転効率が良い出力電圧Ｖoutおよび出力電流Ｉoutをベクトルで示した図であり、図４（ｂ）は出力電流Ｉoutの位相が電流Ｉｑに対して進んでいる状態、すなわちＩｄ＜０である場合の出力電圧Ｖoutおよび出力電流Ｉoutをベクトルで示した図である。ｄ軸はロータと平行な軸であり、ｑ軸はｄ軸に垂直な軸である。Ｍ軸はインバータ１０の無効電流と平行な軸であり、Ｔ軸はＭ軸に垂直な軸である。以下、本明細書ではｄｑ軸をモータ軸、ＭＴ軸をインバータ軸と称する。
【００２６】
インダクタンス成分ＬｄおよびＬｑが存在しているため、インバータ１０の電圧指令値とモータＭに流れる電流との間には位相差βが生じる。この位相差βはモータ軸であるｄｑ軸とインバータ軸であるＭＴ軸の位相差であり、この位相差βを最適に制御することにより、駆動装置はモータＭを最適な運転点で駆動することができる。この位相差βを変化させる役割を果たすのがｄ軸方向の電流Ｉｄとなる。
【００２７】
図４（ａ）に示すように、表面磁石型モータ（ＳＰＭ）では、モータの最も効率が良い出力電流Ｉoutはロータに垂直であり、Ｉｄ＝０である。図４（ｂ）では、Ｉｄ＜０であるため、Ｉout・Ｒは左向きのベクトルとなり、ωＬｄＩｄは下向きのベクトルとなる。これらのベクトルの存在とＩｑが小さくなることから、出力電圧Ｖoutは、図４（ａ）に示す理想的な出力電圧Ｖoutよりも小さくなる。電流Ｉｄを制御するためには、インバータ軸であるＭＴ軸からモータ軸であるｄｑ軸の位相を推定して電圧指令値を生成しなければならない。つまり、ｄｑ軸とＭＴ軸の間に必然的に存在する位相差βを考慮して電流Ｉｄの制御を行う必要がある。
【００２８】
そこで、ベクトル制御部１１は、モータＭの現在の角速度に最適な出力電圧をＶ／ωパターンから算出することによって位相差βの制御を行う。より具体的には、速度演算部３１によって算出された角速度ωは目標出力電圧決定部２７に入力され、これに記憶されているＶ／ωパターンに代入される。Ｖ／ωパターンは目標出力電圧と角速度との関係を示すパターンである。目標出力電圧決定部２７は、Ｖ／ωパターンに従って角速度から最適な出力電圧である目標出力電圧Ｖdemを決定し、これを目標磁化電流指令部２６に送る。ベクトル制御部１１は、出力電圧Ｖoutを目標出力電圧Ｖdemに近づけるように磁化電流指令値Ｉｍ*を制御する。
【００２９】
ベクトル制御部１１は、磁化電流指令値Ｉｍ*を制御することにより位相差βを制御することができる。例えば、出力電流Ｉoutがモータ軸よりも進んでいると、出力電圧Ｖoutは目標出力電圧Ｖdemよりも小さくなる。このような場合は、磁化電流Ｉｍを大きくして出力電流Ｉoutをｑ軸に合わせることにより、出力電圧Ｖoutを大きくする。出力電流Ｉoutがモータ軸よりも遅れていると、出力電圧Ｖoutは目標出力電圧Ｖdemよりも大きくなる。このような場合は、磁化電流Ｉｍを小さくして出力電流Ｉoutをｑ軸に合わせることにより出力電圧Ｖoutを小さくする。このように、磁化電流Ｉｍを大きくすればロータの磁界の強磁効果を得ることができ、逆に磁化電流Ｉｍを小さくすればロータの磁界の弱磁効果を得ることができる。言い換えれば、インバータ軸とモータ軸の位相差βを制御する役割を磁化電流Ｉｍは担っている。
【００３０】
一般に、モータＭの角速度（回転速度）が低い領域では、インバータ１０の出力電流が小さくなるため、モータＭの制御が難しくなる。そこで、図５に示すように、モータＭの角速度ωが所定の値以下の領域では、磁化電流指令値Ｉｍ*の下限値を設けて、低角速度領域での磁化電流指令値Ｉｍ*をブーストすることが好ましい。図５に示す例では、モータＭのロータの角速度がω１以下であるとき、初期磁化電流決定部３９は、予め記憶されている下限値Ｉｍ*-minを磁化電流下限チェック部３８に出力する。磁化電流下限チェック部３８は、下限値Ｉｍ*-minと磁化電流指令値Ｉｍ*とを比較し、下限値Ｉｍ*-minが磁化電流指令値Ｉｍ*よりも大きい場合には下限値Ｉｍ*-minを磁化電圧指令部２２に出力し、下限値Ｉｍ*-minが磁化電流指令値Ｉｍ*以下の場合には磁化電流指令値Ｉｍ*を磁化電圧指令部２２に出力する。このように、低角速度の領域において磁化電流指令値Ｉｍ*を補償することにより、モータの低速領域でのトルクブーストを実現することができる。図５において、磁化電流指令値Ｉｍ*の下限値Ｉｍ*-minを示す線グラフが傾いている理由は、下限値Ｉｍ*-minが大きいと過励磁になり効率が悪くなるためである。このような過励磁状態を避けて、適切な指令値で速やかな制御を行なうために、磁化電流指令値Ｉｍ*の下限値Ｉｍ*-minを角速度の増加に従って減少させている。
【００３１】
モータＭを始動するときのＭＴ軸の位相は、予め定められた位相（通常は０°）であり、ｄｑ軸の位相は停止しているロータの角度である。しかしながら、センサレスモータＭでは、ロータの位置を検出することができないため、モータＭの始動時におけるロータの角度は不明である。したがって、ｄｑ軸とＭＴ軸との位相差βは不明である。このような状態でモータＭを始動させるとき、上述した予め定められた位相（通常は０°）に電圧を印加し、Ｍ軸の方向の磁化電流ＩｍをモータＭに流す。この磁化電流Ｉｍが流れることにより、ｄ軸がＭ軸と一致するようにロータが回転する。
【００３２】
モータ始動時に供給される磁化電流Ｉｍの指令値は、上述した下限値Ｉｍ*-minである。以下、モータ始動時に供給される磁化電流の指令値をＩｍ*-minという。図５に示すように、モータＭの角速度（回転速度）が０であるとき、インバータ１０は指令値Ｉｍ*-minに対応する磁化電流Ｉｍ-minをモータＭに供給する。その結果、モータ軸であるｄ軸がインバータ軸であるＭ軸に同期するように、ロータが回転する。この始動時のロータの回転は、ベクトル制御を行う前の初期段階の回転であり、ロータを捕捉する動作である。以下、このような始動時のロータの回転を初期回転という。初期回転でのロータの回転角度は、停止しているロータと磁化電流Ｉｍ-minとの位相差から決定される。このため、磁化電流Ｉｍ-minの位相とロータの位相が一致していれば、ロータは初期回転なしにスムーズに加速することができる。しかし、大抵の場合は位相が一致していないため、この位相差によってロータの初期回転が発生する。さらにｄ軸がＭ軸に対して行き過ぎると、ｄ軸とＭ軸が一致するまでロータの振動が発生する。
【００３３】
そこで、このような振動を抑制するために、ベクトル制御部１１は、モータＭを始動するときは、図６に示すように、磁化電流Ｉｍ-min(磁化電流指令値Ｉｍ*-min)を所定の第１初期値1st-Iniから所定の第２初期値2nd-Iniまで予め定めた増加率Ｋｍ-pで徐々に増加させる。このように磁化電流Ｉｍ-minを徐々に増やすことにより、ｄ軸が徐々にＭ軸に近づき、ｄ軸の行き過ぎを抑制し軸の振動を最小限に抑えることができる。本明細書では、磁化電流Ｉｍ-ini(磁化電流指令値Ｉｍ*-min)を徐々に増やしていく制御モードを軸一致制御モードと呼ぶ。
【００３４】
第１初期値1st-Iniは０に近い値であるか、または０であってもよい。第１初期値は、モータＭに基づいて予め定められる、０以上の値とすることができる。ただし、第１初期値はモータＭの定格電流値以下で、かつ過励磁になる電流値を超えない値にして決定することが好ましい。第２初期値2nd-Iniはロータを回転させる（すなわちロータを捕捉する）ために必要な値であり、使用されるモータＭに依存して予め決定される。第１初期値1st-Ini、第２初期値2nd-Ini、および増加率Ｋｍ-pは、初期磁化電流決定部３９に外部入力装置４１から入力され、初期磁化電流決定部３９内に予め記憶される。この初期磁化電流決定部３９は、モータＭの始動時に磁化電流指令値Ｉｍ-min*を第１初期値1st-Iniから第２初期値2nd-Iniまで所定の増加率Ｋｍ-pで増加させる。
【００３５】
磁化電流Ｉｍ-minが第２初期値2nd-Iniに到達した後は、ベクトル制御部１１の制御モードは、軸一致制御モードからベクトル制御モードに切り替えられる。第２初期値2nd-Iniに到達した後、初期磁化電流決定部３９は、磁化電流指令値Ｉｍ*-min（すなわち磁化電流Ｉｍ-min）を第２初期値2nd-Iniから所定の減少率Ｋｍ-nで徐々に低下させる。磁化電流下限チェック部３８は、磁化電流指令値Ｉｍ*-minを目標磁化電流指令部２６からの磁化電流指令値Ｉｍ*と比較し、磁化電流指令値Ｉｍ*-minが磁化電流指令値Ｉｍ*よりも大きい場合は磁化電流指令値Ｉｍ*-minを出力し、磁化電流指令値Ｉｍ*-minが磁化電流指令値Ｉｍ*以下の場合は磁化電流指令値Ｉｍ*を出力する。
【００３６】
増加率Ｋｍ-pは、所定の単位時間あたりの磁化電流Ｉｍ-minの増加量を表している。この増加率Ｋｍ-pは、図６に示すように、１次関数として表されてもよいが、増加率Ｋｍ-pを徐々に変化させてもよい。例えば、図７に示すように、増加率Ｋｍ-pはＳ字カーブを描くような多次元関数によって表されてもよい。Ｓ字カーブに沿って磁化電流Ｉｍ-minを第１初期値1st-Iniから第２初期値2nd-Iniまで増加させることにより、より効果的にロータの振動を抑制することができる。図８に示すように、磁化電流Ｉｍ-minが第２初期値2nd-Iniに近づくにつれて、増加率Ｋｍ-pを徐々に小さくしてもよい。このようにすることで、軸一致制御モード時でのロータの脱調を防ぎつつ、軸一致制御モードからベクトル制御モードへの切り替えをスムーズにすることができる。
【００３７】
図６に示すように、モータＭは軸一致制御モードおよびベクトル制御モードに従って定格速度まで加速する。０から定格速度までの加速時間ｔ２は、上述した外部入力装置４１からユーザーが入力することが可能となっている。ベクトル制御部１１は、入力された加速時間ｔ２から軸一致制御時間ｔ１を減算し、得られた時間ｔ２−ｔ１でモータＭを定格速度まで上昇させる。
【００３８】
増加率Ｋｍ-pを入力することに代えて、軸一致制御時間ｔ１を外部入力装置４１からベクトル制御部１１に入力してもよい。この場合は、ベクトル制御部１１は、軸一致制御時間ｔ１と、第１初期値1st-Iniと、第２初期値2nd-Iniとから増加率Ｋｍ-pを算出し、その増加率Ｋｍ-pで磁化電流Ｉｍ-minを第１初期値1st-Iniから第２初期値2nd-Iniまで増加させる。
【００３９】
このように、モータＭの始動時に磁化電流Ｉｍ-minを徐々に増加させることにより、ロータの不規則な動きを防止することができ、スムーズな始動を実現することができる。
【００４０】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００４１】
１０    インバータ
１１    ベクトル制御部
１２    電流検出器
１７    ３／２相変換部
１８    静止／回転座標変換部
２１    トルク電圧制御部
２２    磁化電圧制御部
２４    目標トルク電流決定部
２６    目標磁化電流決定部
２７    目標出力電圧決定部
３０    出力電圧算出部
３１    速度演算部
３３    積分器
３５    回転／静止座標変換部
３６    ２／３相変換部
３８    磁化電流下限チェック部
３９    初期磁化電流決定部
４０    電圧検出器
４１    外部入力装置
【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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