(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期モータ（４）の入力端子電圧、電流およびこの同期モータ（４）の機器定数を用いて回転子の回転位置を検出し、回転位置検出結果に基づいてインバータ（３）を制御し、インバータ（３）の出力電圧もしくは電流を同期モータ（４）に供給する同期モータ制御方法において、
起動時には同期モータ（４）の回転子の回転位置に拘わらず外部から回転磁界を与える同期運転を行って同期モータ（４）を起動し、
回転位置検出結果が所定の条件を満足することを条件として、かつ（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≠０（Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、ｉｄはｄ軸電流、φは電機子鎖交磁束）を満足することを条件として、回転位置検出結果に基づいてインバータ（３）を制御して出力電圧もしくは電流を供給する位置検出運転を行って同期モータ（４）を駆動する
ことを特徴とする同期モータ制御方法。
【請求項２】
回転位置検出結果に基づく運転への切替時に、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≠０（Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、ｉｄはｄ軸電流、φは電機子鎖交磁束）の条件で同期モータ（４）を運転する請求項１に記載の同期モータ制御方法。
【請求項３】
外部から回転磁界を与えて同期モータ（４）を起動している期間中、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ＞０の条件で同期モータ（４）を運転する請求項２に記載の同期モータ制御方法。
【請求項４】
電流位相が位置検出運転不可能な領域にあることを検出することにより、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を検出する請求項３に記載の同期モータ制御方法。
【請求項５】
外部から回転磁界を与えて同期モータ（４）を起動している期間中、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を避けるべくモータ電流を小さく設定する請求項１から請求項４の何れかに記載の同期モータ制御方法。
【請求項６】
外部から回転磁界を与えて同期モータ（４）を起動している期間中、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を検出したことに応答して、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を避けるべくモータ運転条件を変更する請求項１から請求項４の何れかに記載の同期モータ制御方法。
【請求項７】
同期モータ（４）の回転速度が所定回転速度に達し、もしくは同期モータ（４）の起動後の経過時間が所定時間に達したことを条件として、回転位置検出結果が所定の条件を満足するとみなす請求項１から請求項６の何れかに記載の同期モータ制御方法。
【請求項８】
同期モータ（４）の入力端子電圧、電流およびこの同期モータ（４）の機器定数に基づいて検出される値が所定範囲内であることを条件として、回転位置検出結果が所定の条件を満足することを検出する請求項１から請求項６の何れかに記載の同期モータ制御方法。
【請求項９】
同期モータ（４）の入力端子電圧、電流、この同期モータ（４）の機器定数および回転座標モータ逆モデルに基づいて回転子の回転位置を検出する請求項１から請求項８の何れかに記載の同期モータ制御方法。
【請求項１０】
同期モータ（４）の入力端子電圧、電流、この同期モータ（４）の機器定数および固定座標モータ逆モデルに基づいて回転子の回転位置を検出する請求項１から請求項８の何れかに記載の同期モータ制御方法。
【請求項１１】
電流を制御することにより同期運転を行う請求項１から請求項１０の何れかに記載の同期モータ制御方法。
【請求項１２】
電圧を制御することにより同期運転を行う請求項１から請求項１０の何れかに記載の同期モータ制御方法。
【請求項１３】
同期モータ（４）により圧縮機を駆動する請求項１から請求項１２の何れかに記載の同期モータ制御方法。
【請求項１４】
検出手段によって、同期モータ（４）の入力端子電圧、電流およびこの同期モータ（４）の機器定数を用いて回転子の回転位置を検出し、回転位置検出結果に基づいてインバータ制御手段（７）（７’）（８）（９）（９’）によってインバータ（３）を制御し、インバータ（３）の出力電圧もしくは電流を同期モータ（４）に供給する同期モータ制御装置において、
起動時には同期モータ（４）の回転子の回転位置に拘わらず外部から回転磁界を与える同期運転を行って同期モータ（４）を起動する起動手段（１０）（１１）と、
回転位置検出結果が所定の条件を満足することを検出する第１検出手段（１２）と、
回転位置検出結果が所定の条件を満足することを条件として、かつ（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≠０を満足することを条件として、回転位置検出結果に基づいてインバータ（３）を制御して出力電圧もしくは電流を供給する位置検出運転を行って同期モータを駆動する定常運転手段（６ａ）（６ｂ）（７）（７’）（８）（９）（９’）と、
を含むことを特徴とする同期モータ制御装置。
【請求項１５】
前記定常運転手段（６ａ）（６ｂ）（７）（７’）（８）（９）（９’）は、回転位置検出結果に基づく運転への切替時に、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≠０（Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、ｉｄはｄ軸電流、φは電機子鎖交磁束）の条件で同期モータ（４）を運転するものである請求項１４に記載の同期モータ制御装置。
【請求項１６】
前記起動手段（１０）（１１）は、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ＞０の条件で同期モータ（４）を運転するものである請求項１５に記載の同期モータ制御装置。
【請求項１７】
電流位相が位置検出運転不可能な領域にあることを検出することにより、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を検出する第２検出手段（１２）をさらに含む請求項１６に記載の同期モータ制御装置。
【請求項１８】
前記起動手段（１０）（１１）は、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を避けるべくモータ電流を小さく設定するものである請求項１４から請求項１７の何れかに記載の同期モータ制御装置。
【請求項１９】
前記起動手段（１０）（１１）によって同期モータ（４）を起動している期間中、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を検出したことに応答して、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を避けるべくモータ運転条件を変更する運転条件変更手段（１２）をさらに含む請求項１４から請求項１７の何れかに記載の同期モータ制御装置。
【請求項２０】
前記第１検出手段（１２）は、同期モータ（４）の回転速度が所定回転速度に達し、もしくは同期モータ（４）の起動後の経過時間が所定時間に達したことを条件として、回転位置検出結果が所定の条件を満足するとみなすものである請求項１４から請求項１９の何れかに記載の同期モータ制御装置。
【請求項２１】
前記第１検出手段（１２）は、同期モータ（４）の入力端子電圧、電流およびこの同期モータ（４）の機器定数に基づいて検出される値が所定範囲内であることを条件として、回転位置検出結果が所定の条件を満足することを検出するものである請求項１４から請求項１９の何れかに記載の同期モータ制御装置。
【請求項２２】
前記位置検出手段（６ａ）は、同期モータ（４）の入力端子電圧、電流、この同期モータ（４）の機器定数および回転座標モータ逆モデルに基づいて回転子の回転位置を検出するものである請求項１４から請求項２１の何れかに記載の同期モータ制御装置。
【請求項２３】
前記位置検出手段（６ａ）は、同期モータ（４）の入力端子電圧、電流、この同期モータ（４）の機器定数および固定座標モータ逆モデルに基づいて回転子の回転位置を検出するものである請求項１４から請求項２１の何れかに記載の同期モータ制御装置。
【請求項２４】
前記起動手段（１０）（１１）は、電流を制御することにより同期運転を行うものである請求項１４から請求項２３の何れかに記載の同期モータ制御装置。
【請求項２５】
前記起動手段（１０）（１１）は、電圧を制御することにより同期運転を行うものである請求項１４から請求項２３の何れかに記載の同期モータ制御装置。
【請求項２６】
前記同期モータ（４）は圧縮機を駆動するものである請求項１４から請求項２５の何れかに記載の同期モータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は同期モータ制御方法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、同期モータの入力端子電圧、電流およびこの同期モータの機器定数を用いて回転子の回転位置を検出し、回転位置検出結果に基づいてインバータを制御し、インバータの出力電圧もしくは電流を同期モータに供給する同期モータ制御方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、各種の機器の駆動源としてブラシレスＤＣモータが採用されているが、このブラシレスＤＣモータに対しては、電圧利用率の向上（過変調）による運転範囲拡大と高効率化、制御性向上、低騒音化が要求されているとともに、回転子の回転位置を検出するためのセンサを不要とすることによる信頼性向上とコストダウン、およびセンサレス制御を行う場合にはその緻密化が要求されている。
【０００３】
そして、このような要求を満足させるためのブラシレスＤＣモータ制御方法として、「ＩＰＭモータのセンサレス制御」、モータ技術シンポジウムＢ−５、１９９９／３に示すように、誘起電圧を外乱として考える外乱オブザーバを用いたセンサレスベクトル制御が提案されている。このセンサレスベクトル制御は、外乱オブザーバ、および過変調を伴わない電流制御を用いる制御方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の方法を採用した場合には、停止時には回転子の回転位置を検出することが不可能であるとともに、回転速度が低い場合には、回転位置の検出精度が低くなるので、同期モータの起動時には到底適用することができない。
【０００５】
したがって、同期モータの起動時には、前記の方法とは別の方法により回転位置を検出し、その後に前記の方法を用いて回転位置を検出することになり、この結果、回転位置の検出機構を２系統準備しておくことが必要になり、高機能なＣＰＵを用いなければならないことに起因してコストアップを招いてしまい、しかも、開発のための作業が増大するとともに演算処理時間が長くなってしまう。また、２系統の回転位置検出機構でそれぞれセンサレスの回転位置検出を行う必要があり、しかもそれぞれの回転位置検出が必ずしも安定でないため、全体として同期モータの制御が不安定になり、最悪の場合には同期モータを起動することができなくなってしまう。
【０００６】
【発明の目的】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、処理を簡単化することができ、しかも確実に同期モータを起動するとともに、同期モータの入力端子電圧、電流およびこの同期モータの機器定数を用いて回転子の回転位置を検出し、回転位置検出結果に基づいて同期モータを運転する状態への移行を確実に達成することができる同期モータ制御方法およびその装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の同期モータ制御方法は、同期モータの入力端子電圧、電流およびこの同期モータの機器定数を用いて回転子の回転位置を検出し、回転位置検出結果に基づいてインバータを制御し、インバータの出力電圧もしくは電流を同期モータに供給するに当たって、起動時には同期モータの回転子の回転位置に拘わらず外部から回転磁界を与える同期運転を行って同期モータを起動し、回転位置検出結果が所定の条件を満足することを条件として、かつ（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≠０を満足することを条件として、回転位置検出結果に基づいてインバータを制御して出力電圧もしくは電流を供給する位置検出運転を行って同期モータを駆動する方法である。
【０００８】
請求項２の同期モータ制御方法は、回転位置検出結果に基づく運転への切替時に、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≠０（Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、ｉｄはｄ軸電流、φは電機子鎖交磁束）の条件で同期モータを運転する方法である。
【０００９】
請求項３の同期モータ制御方法は、外部から回転磁界を与えて同期モータを起動している期間中、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ＞０の条件で同期モータを運転する方法である。
【００１０】
請求項４の同期モータ制御方法は、電流位相が位置検出運転不可能な領域にあることを検出することにより、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を検出する方法である。
【００１１】
請求項５の同期モータ制御方法は、外部から回転磁界を与えて同期モータを起動している期間中、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を避けるべくモータ電流を小さく設定する方法である。
【００１２】
請求項６の同期モータ制御方法は、外部から回転磁界を与えて同期モータを起動している期間中、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を検出したことに応答して、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を避けるべくモータ運転条件を変更する方法である。
【００１３】
請求項７の同期モータ制御方法は、同期モータの回転速度が所定回転速度に達し、もしくは同期モータの起動後の経過時間が所定時間に達したことを条件として、回転位置検出結果が所定の条件を満足するとみなす方法である。
【００１４】
請求項８の同期モータ制御方法は、同期モータの入力端子電圧、電流およびこの同期モータの機器定数に基づいて検出される値が所定範囲内であることを条件として、回転位置検出結果が所定の条件を満足することを検出する方法である。
【００１５】
請求項９の同期モータ制御方法は、同期モータの入力端子電圧、電流、この同期モータの機器定数および回転座標モータ逆モデルに基づいて回転子の回転位置を検出する方法である。
【００１６】
請求項１０の同期モータ制御方法は、同期モータの入力端子電圧、電流、この同期モータの機器定数および固定座標モータ逆モデルに基づいて回転子の回転位置を検出する方法である。
【００１７】
請求項１１の同期モータ制御方法は、電流を制御することにより同期運転を行う方法である。
【００１８】
請求項１２の同期モータ制御方法は、電圧を制御することにより同期運転を行う方法である。
【００１９】
請求項１３の同期モータ制御方法は、同期モータにより圧縮機を駆動する方法である。
【００２０】
請求項１３の同期モータ制御装置は、検出手段によって、同期モータの入力端子電圧、電流およびこの同期モータの機器定数を用いて回転子の回転位置を検出し、回転位置検出結果に基づいてインバータ制御手段によってインバータを制御し、インバータの出力電圧もしくは電流を同期モータに供給するものであって、起動時には同期モータの回転子の回転位置に拘わらず外部から回転磁界を与える同期運転を行って同期モータを起動する起動手段と、回転位置検出結果が所定の条件を満足することを検出する第１検出手段と、回転位置検出結果が所定の条件を満足することを条件として、かつ（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≠０を満足することを条件として、回転位置検出結果に基づいてインバータを制御して出力電圧もしくは電流を供給する位置検出運転を行って同期モータを駆動する定常運転手段とを含むものである。
【００２１】
請求項１５の同期モータ制御装置は、前記定常運転手段として、回転位置検出結果に基づく運転への切替時に、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≠０（Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、ｉｄはｄ軸電流、φは電機子鎖交磁束）の条件で同期モータを運転するものを採用するものである。
【００２２】
請求項１６の同期モータ制御装置は、前記起動手段として、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ＞０の条件で同期モータを運転するものを採用するものである。
【００２３】
請求項１７の同期モータ制御装置は、電流位相が位置検出運転不可能な領域にあることを検出することにより、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を検出する第２検出手段をさらに含むものである。
【００２４】
請求項１８の同期モータ制御装置は、前記起動手段として、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を避けるべくモータ電流を小さく設定するものを採用するものである。
【００２５】
請求項１９の同期モータ制御装置は、前記起動手段によって同期モータを起動している期間中、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を検出したことに応答して、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を避けるべくモータ運転条件を変更する運転条件変更手段をさらに含むものである。
【００２６】
請求項２０の同期モータ制御装置は、前記第１検出手段として、同期モータの回転速度が所定回転速度に達し、もしくは同期モータの起動後の経過時間が所定時間に達したことを条件として、回転位置検出結果が所定の条件を満足するとみなすものを採用するものである。
【００２７】
請求項２１の同期モータ制御装置は、前記第１検出手段として、同期モータの入力端子電圧、電流およびこの同期モータの機器定数に基づいて検出される値が所定範囲内であることを条件として、回転位置検出結果が所定の条件を満足することを検出するものを採用するものである。
【００２８】
請求項２２の同期モータ制御装置は、前記位置検出手段として、同期モータの入力端子電圧、電流、この同期モータの機器定数および回転座標モータ逆モデルに基づいて回転子の回転位置を検出するものを採用するものである。
【００２９】
請求項２３の同期モータ制御装置は、前記位置検出手段として、同期モータの入力端子電圧、電流、この同期モータの機器定数および固定座標モータ逆モデルに基づいて回転子の回転位置を検出するものを採用するものである。
【００３０】
請求項２４の同期モータ制御装置は、前記起動手段として、電流を制御することにより同期運転を行うものを採用するものである。
【００３１】
請求項２５の同期モータ制御装置は、前記起動手段として、電圧を制御することにより同期運転を行うものを採用するものである。
【００３２】
請求項２６の同期モータ制御装置は、前記同期モータとして圧縮機を駆動するものを採用するものである。
【００３３】
【作用】
請求項１の同期モータ制御方法であれば、同期モータの入力端子電圧、電流およびこの同期モータの機器定数を用いて回転子の回転位置を検出し、回転位置検出結果に基づいてインバータを制御し、インバータの出力電圧もしくは電流を同期モータに供給するに当たって、起動時には同期モータの回転子の回転位置に拘わらず外部から回転磁界を与える同期運転を行って同期モータを起動し、回転位置検出結果が所定の条件を満足することを条件として、かつ（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≠０を満足することを条件として、回転位置検出結果に基づいてインバータを制御して出力電圧もしくは電流を供給する位置検出運転を行って同期モータを駆動するのであるから、簡単な処理で同期モータを起動することができ、しかも回転位置検出結果に基づく運転への移行を確実、かつスムーズに行うことができる。
【００３４】
請求項２の同期モータ制御方法であれば、回転位置検出結果に基づく運転への切替時に、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≠０の条件で同期モータを運転するのであるから、請求項１の作用に加え、運転切替時における回転位置の検出を確実に行うことができる。
【００３５】
請求項３の同期モータ制御方法であれば、外部から回転磁界を与えて同期モータを起動している期間中、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ＞０の条件で同期モータを運転するのであるから、請求項２の作用に加え、外部トルクによって駆動されている同期モータを起動する場合にも回転位置検出結果に基づく運転への移行を確実、かつスムーズに行うことができ、しかもモータモデルなどに誤差が存在している場合であっても同期モータを確実に起動することができる。
【００３６】
請求項４の同期モータ制御方法であれば、電流位相が位置検出運転不可能な領域にあることを検出することにより、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を検出するのであるから、請求項３と同様の作用を達成することができる。
【００３７】
請求項５の同期モータ制御方法であれば、外部から回転磁界を与えて同期モータを起動している期間中、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を避けるべくモータ電流を小さく設定するのであるから、請求項１から請求項４の何れかの作用に加え、処理を簡単化することができる。
【００３８】
請求項６の同期モータ制御方法であれば、外部から回転磁界を与えて同期モータを起動している期間中、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を検出したことに応答して、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を避けるべくモータ運転条件を変更するのであるから、請求項１から請求項５の何れかの作用に加え、モータ運転条件の変更を最小限にすることができる。
【００３９】
請求項７の同期モータ制御方法であれば、同期モータの回転速度が所定回転速度に達し、もしくは同期モータの起動後の経過時間が所定時間に達したことを条件として、回転位置検出結果が所定の条件を満足するとみなすのであるから、請求項１から請求項５の何れかの作用に加え、回転位置検出結果に基づく運転への移行を簡単に行うことができる。
【００４０】
請求項８の同期モータ制御方法であれば、同期モータの入力端子電圧、電流およびこの同期モータの機器定数に基づいて検出される値が所定範囲内であることを条件として、回転位置検出結果が所定の条件を満足することを検出するのであるから、請求項１から請求項７の何れかの作用に加え、回転位置検出結果に基づく運転への移行のための条件を確実に検出することができる。
【００４１】
請求項９の同期モータ制御方法であれば、同期モータの入力端子電圧、電流、この同期モータの機器定数および回転座標モータ逆モデルに基づいて回転子の回転位置を検出するのであるから、請求項１から請求項８の何れかの作用に加え、定常状態において精度良く回転位置を検出することができる。
【００４２】
請求項１０の同期モータ制御方法であれば、同期モータの入力端子電圧、電流、この同期モータの機器定数および固定座標モータ逆モデルに基づいて回転子の回転位置を検出するのであるから、請求項１から請求項８の何れかの作用に加え、回転座標への座標変換などを不要にでき、処理を簡単化できる。
【００４３】
請求項１１の同期モータ制御方法であれば、電流を制御することにより同期運転を行うのであるから、請求項１から請求項１０の何れかの作用に加え、モータやインバータに用いられるパワーデバイスの能力を十分に発揮させることができる。
【００４４】
請求項１２の同期モータ制御方法であれば、電圧を制御することにより同期運転を行うのであるから、請求項１から請求項１０の何れかの作用に加え、電流の検出が不要であるほか、処理を高速化することができる。
【００４５】
請求項１３の同期モータ制御方法であれば、同期モータにより圧縮機を駆動するのであるから、請求項１から請求項１２の何れかの作用に加え、同期モータの確実な起動、および回転位置検出結果に基づく同期モータの運転を実現することができる。
【００４６】
請求項１４の同期モータ制御装置であれば、検出手段によって、同期モータの入力端子電圧、電流およびこの同期モータの機器定数を用いて回転子の回転位置を検出し、回転位置検出結果に基づいてインバータ制御手段によってインバータを制御し、インバータの出力電圧もしくは電流を同期モータに供給するに当たって、起動手段によって、起動時には同期モータの回転子の回転位置に拘わらず外部から回転磁界を与える同期運転を行って同期モータを起動し、第１検出手段によって、回転位置検出結果が所定の条件を満足することを検出し、定常運転手段によって、回転位置検出結果が所定の条件を満足することを条件として、かつ（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≠０を満足することを条件として、回転位置検出結果に基づいてインバータを制御して出力電圧もしくは電流を供給する位置検出運転を行って同期モータを駆動し、しかも回転位置検出結果に基づく運転への切替時に、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≠０の条件で同期モータを運転することができる。
【００４７】
したがって、簡単な処理で同期モータを起動することができ、しかも回転位置検出結果に基づく運転への移行を確実、かつスムーズに行うことができる。
【００４８】
請求項１５の同期モータ制御装置であれば、前記定常運転手段として、回転位置検出結果に基づく運転への切替時に、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≠０の条件で同期モータを運転するものを採用するのであるから、請求項１４の作用に加え、運転切替時における回転位置の検出を確実に行うことができる。
【００４９】
請求項１６の同期モータ制御装置であれば、前記起動手段として、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ＞０の条件で同期モータを運転するものを採用するのであるから、請求項１５の作用に加え、外部トルクによって駆動されている同期モータを起動する場合にも回転位置検出結果に基づく運転への移行を確実、かつスムーズに行うことができ、しかもモータモデルなどに誤差が存在している場合であっても同期モータを確実に起動することができる。
【００５０】
請求項１７の同期モータ制御装置であれば、電流位相が位置検出運転不可能な領域にあることを検出することにより、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を検出する第２検出手段をさらに含むのであるから、請求項１６と同様の作用を達成することができる。
【００５１】
請求項１８の同期モータ制御装置であれば、前記起動手段として、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を避けるべくモータ電流を小さく設定するものを採用するのであるから、請求項１４から請求項１７の何れかの作用に加え、処理を簡単化することができる。
【００５２】
請求項１９の同期モータ制御装置であれば、前記起動手段によって同期モータを起動している期間中、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を検出したことに応答して、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の条件を避けるべくモータ運転条件を変更する運転条件変更手段をさらに含むのであるから、請求項１４から請求項１８の何れかの作用に加え、モータ運転条件の変更を最小限にすることができる。
【００５３】
請求項２０の同期モータ制御装置であれば、前記第１検出手段として、同期モータの回転速度が所定回転速度に達し、もしくは同期モータの起動後の経過時間が所定時間に達したことを条件として、回転位置検出結果が所定の条件を満足するとみなすものを採用するのであるから、請求項１４から請求項１８の何れかの作用に加え、回転位置検出結果に基づく運転への移行を簡単に行うことができる。
【００５４】
請求項２１の同期モータ制御装置であれば、前記第１検出手段として、同期モータの入力端子電圧、電流およびこの同期モータの機器定数に基づいて検出される値が所定範囲内であることを条件として、回転位置検出結果が所定の条件を満足することを検出するものを採用するのであるから、請求項１４から請求項２０の何れかの作用に加え、回転位置検出結果に基づく運転への移行のための条件を確実に検出することができる。
【００５５】
請求項２２の同期モータ制御装置であれば、前記位置検出手段として、同期モータの入力端子電圧、電流、この同期モータの機器定数および回転座標モータ逆モデルに基づいて回転子の回転位置を検出するものを採用するのであるから、請求項１４から請求項２１の何れかの作用に加え、定常状態において精度良く回転位置を検出することができる。
【００５６】
請求項２３の同期モータ制御装置であれば、前記位置検出手段として、同期モータの入力端子電圧、電流、この同期モータの機器定数および固定座標モータ逆モデルに基づいて回転子の回転位置を検出するものを採用するのであるから、請求項１４から請求項２１の何れかの作用に加え、回転座標への座標変換などを不要にでき、処理を簡単化できる。
【００５７】
請求項２４の同期モータ制御装置であれば、前記起動手段として、電流を制御することにより同期運転を行うものを採用するのであるから、請求項１４から請求項２３の何れかの作用に加え、モータやインバータに用いられるパワーデバイスの能力を十分に発揮させることができる。
【００５８】
請求項２５の同期モータ制御装置であれば、前記起動手段として、電圧を制御することにより同期運転を行うものを採用するのであるから、請求項１４から請求項２３の何れかの作用に加え、電流の検出が不要であるほか、処理を高速化することができ、ひいてはコストダウンを達成することができる。
【００５９】
請求項２６の同期モータ制御装置であれば、前記同期モータとして圧縮機を駆動するものを採用するのであるから、請求項１４から請求項２５の何れかの作用に加え、同期モータの確実な起動、および回転位置検出結果に基づく同期モータの運転を実現することができる。
【００６０】
さらに説明する。
【００６１】
緻密なセンサレス制御を実現するためにモータモデルを用いて回転位置検出を行うことは従来から研究されているが、起動後、モータモデルを用いる回転位置検出結果に基づく運転が可能になるまでの挙動は全く研究されていない。また、起動時の挙動も全く研究されていない。
【００６２】
さらに、「ＩＰＭモータのセンサレス制御」においては、初期位置を検出した後に同期運転を行って起動を行うようにしているが、初期位置を検出しなければ、確実に起動できる保証が全くない。
【００６３】
したがって、本願発明は、「ＩＰＭモータのセンサレス制御」から到底容易には想到することができないものである。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明の同期モータ制御方法およびその装置の実施の態様を詳細に説明する。なお、以下の各実施態様においては、インバータの出力電圧を制御する場合について説明しているが、インバータの出力電流を制御することも可能である。
【００６５】
図１はこの発明の同期モータ制御装置の一実施態様を示すブロック図である。
【００６６】
この同期モータ制御装置は、交流電源１を入力として直流電力を得るコンバータ２と、この直流電力を入力として交流電力を得て同期モータの一種であるブラシレスＤＣモータ４に供給するインバータ３と、ブラシレスＤＣモータ４に供給されるモータ電流を検出する電流検出部５ａと、ブラシレスＤＣモータ４の端子における電圧を検出する電圧検出手段５ｂと、モータモデルが設定されているとともに、モータ電流および電圧を入力として所定の演算を行い、回転子の回転位置（以下、ロータ位置と称する）を検出する位置検出部６ａと、ロータ位置または同期位置発生部１０からの基準位置を入力として微分処理を行って回転子の回転速度（以下、単に速度と称する）を算出する微分処理部６ｂと、算出された速度と外部から与えられる速度指令とを入力として速度制御演算を行って、平均的速度が指令速度になるように電流振幅指令を出力する速度制御部７と、電流振幅指令と外部から与えられる位相指令とを入力として位相制御演算を行って最終電流指令を出力する位相制御部８と、検出されたロータ位置または同期位置発生部１０からの基準位置、モータ電流、および最終電流指令または起動電流指令部１１からの電流位相を入力として電流制御演算を行って電圧指令を出力し、インバータ３に供給する電流制御部９と、ロータ位置または同期位置発生部１０からの基準位置を選択する第１選択部１３と、最終電流指令または起動電流指令部１１からの電流位相を選択する第２選択部１４と、起動指令を入力として、回転磁界発生のための基準位置情報を出力する同期位置発生部１０と、起動指令、位置検出部６ａからのロータ位置、および同期位置発生部１０からの基準位置情報を入力として、回転磁界の強さおよび基準位置からの電流位相を示す情報を出力する起動電流指令部１１と、位置検出部６ａからのロータ位置と同期位置発生部１０からの基準位置情報とを入力としてロータ位置が所定の条件（例えば、ロータ位置変動が所定の範囲内）を満足する（位置検出部ロック）か否かを判定し、判定結果に応答して第１選択部１３および第２選択部１４を制御するロック検出部１２とを有している。ただし、同期モータはブラシレスＤＣモータに限定されるものではない。
【００６７】
この構成の同期モータ制御装置の作用は次のとおりである。
【００６８】
起動指令が与えられれば、ロック検出部１２は位置検出部ロックを検出していないのであるから、同期位置発生部１０からの基準位置情報を選択するように第１選択部１３を制御するとともに、起動電流指令部１１からの、基準位置からの電流位相を選択するように第２選択部１４を制御する。
【００６９】
したがって、基準位置情報、モータ電流および基準位置からの電流位相に基づいて電流制御部９から電圧指令を出力してインバータ３を制御し、ブラシレスＤＣモータ４に回転磁界を与えて起動することができる。
【００７０】
なお、この間にも位置検出部６ａがロータ位置を検出し続けるので、基準位置情報および検出されたロータ位置に基づいてロック検出部１２によって位置検出部ロックを判定し続ける。
【００７１】
そして、同期モータ４の回転速度が増加し、安定したロータ位置検出が行われるようになれば、ロータ位置が所定の条件を満足するので、ロック検出部１２が位置検出部ロックを検出し、位置検出部６ａからのロータ位置を選択するように第１選択部１３を制御するとともに、位相制御部８からの最終電流指令を選択するように第２選択部１４を制御する。
【００７２】
したがって、その後は、検出されたロータ位置に基づくブラシレスＤＣモータ４の運転（位置検出運転）を行うことができる。
【００７３】
なお、運転切替時に電流位相や電流値がジャンプしないように各部の内部状態を調整しておく。
【００７４】
図２はこの発明の同期モータ制御方法の一実施態様の要部を説明するフローチャートである。
【００７５】
ステップＳＰ１において、回転磁界を印加して同期モータを起動し、ステップＳＰ２において、位置検出部ロックか否かを判定する。
【００７６】
そして、位置検出部ロックでないと判定された場合には、再びステップＳＰ２の判定を行う。
【００７７】
逆に、位置検出部ロックであると判定された場合には、ステップＳＰ３において、位置検出運転を行い、そのまま元の処理に戻る。
【００７８】
したがって、位置検出部ロックが判定されるまでは、単に回転磁界を与えることによってブラシレスＤＣモータ４を起動させることができ、ロータ位置の検出が不要である。この結果、処理を簡単化でき、ひいてはＣＰＵとして低機能のものを採用することができ、しかも同期モータ制御方法、装置を開発するための作業を簡単化できるとともに、所要時間を短縮することができる。
【００７９】
図３は起動後の実速度の経時変化を示す図、図４はシミュレーションによる起動後の推定速度の経時変化を示す図、図５は起動後の電流位相の経時変化を示す図、図６はシミュレーションによる起動後の推定電気角偏差の経時変化を示す図である。
【００８０】
これらの図から、ブラシレスＤＣモータを確実に起動することができ、その後に位置検出運転に確実に移行させることができることが分かる。
【００８１】
また、図１の同期モータ制御装置において、位置検出運転への切替時に、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≠０（Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、ｉｄはｄ軸電流、φは電機子鎖交磁束）の運転条件で運転を行うことが好ましく、確実な位置検出が可能になる。
【００８２】
具体的には、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ＝０の時には位置が検出できず、位置信号が乱れるため、この検出は位置信号の安定から検出することができる。
【００８３】
さらに説明する。
【００８４】
「ＩＰＭモータのセンサレス制御」、モータ技術シンポジウムＢ−５、９９／３月に記載された数式数１、数２、数３、数４、数５に座標変換の式数６を代入し、ｄｑ軸上の電圧Ｖｄｑ、電流ｉｄｑおよび真の回転子角度θを用いてモータ逆モデルとフィードバックを用いた系に書き直すと図７に示すようになる。
【００８５】
【数１】
0003551912.tif 000002
【００８６】
【数２】
0003551912.tif 000003
【００８７】
【数３】
0003551912.tif 000004
【００８８】
【数４】
0003551912.tif 000005
【００８９】
【数５】
0003551912.tif 000006
【００９０】
【数６】
0003551912.tif 000007
【００９１】
なお、図７中において、θは電気角、ωは電気角速度、ｖγ、ｖδはγδ軸電圧、ｉγ、ｉδはγδ電流、εγ、εδはγδ軸誘起電圧、φは永久磁石による電機子鎖交磁束、Ｒは電機子抵抗、Ｌｄ、Ｌｑはｄｑ軸インダクタンス、ｓは微分演算子、＾は推定値を、それぞれ示している。また、図７中のＩ、ｖγδ、ｉγδ、εγδ、ＬＩ、ＬＪ、θｅ、Ｔ（θｅ）、αＩ、βＩは数７に示すとおりである。
【００９２】
【数７】
0003551912.tif 000008
【００９３】
さらに、フィードバックループ中の非線形要素を線形化すると（ｃｏｓθｅ→１、ｓｉｎθｅ→θｅ、＾ω→ωとすると）、図８に示すブロック構成が得られる。
【００９４】
図８のブロック構成を用い、ｉｄｑが周期的な場合の収束性を考える。線形近似ブロック線図よりｘγは数８で与えられる。
【００９５】
【数８】
0003551912.tif 000009
【００９６】
ここで、数８の｛｝内をａ０＋ａ１ｓｓｉｎθ１＋ａ１ｃｃｏｓθ１、
θｅ＝ｅ０＋ｅ１ｓｓｉｎθ１＋ｅ１ｃｃｏｓθ１＋ｅ２ｓｓｉｎ２θ１＋ｅ２ｃｃｏｓ２θ１の場合を考える。ｘγは数９となる。
【００９７】
【数９】
0003551912.tif 000010
【００９８】
θｅは検出できないので、代わりにｘγのＤＣ成分と１次成分とを０に制御（ｋθ→∞が必要）すると、数９中の点線部が０になるようにｅ０、ｅ１ｓ、ｅ１ｃが調整される。数９より目的（ｅ０＝ｅ１ｓ＝ｅ１ｃ＝０）を達成するためには、ａ０≠０、かつａ１ｓ＝ａ１ｃ＝０であればよい。そして、前者は、｛φ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ｝ωの平均値が０でないことと等価であり、後者は、｛φω＋（Ｌｄ−Ｌｑ）［ωｓ  −ｓ］ｉｄｑ｝の１次成分、２次成分が０であることと等価である。これは、ωが一定、かつＬｄ＝Ｌｑまたはｉｄ、ｉｑが一定であることと等価である。
【００９９】
この結果、＾θ→θとなるために十分な条件は、安定、かつ（１）θｅは小さい（ｃｏｓθｅ→１、ｓｉｎθｅ→θｅ）、（２）φ以外の機器定数（Ｒ、Ｌｄ、Ｌｑ）のずれなし、（３）ｋθ＝∞、（４）＾ω＝ω＝一定、（５）Ｌｄ＝Ｌｑまたはｉｄ、ｉｑが一定、（６）｛φ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ｝ωの平均値が０でない、を満たすことである。  この際、特に（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≠０、および安定性確保は位置検出のための絶対条件であるが、他は誤差縮小のための条件である。
【０１００】
また、モータ逆モデルを用い、かつセンサを用いることなく位置検出を行うための他のブロック構成を図９に示す。
【０１０１】
なお、図９において、θは電気角、ωは電気角速度、γδ座標は＾θ回転座標、αβ座標は２相直交固定子座標、ｖγ、ｖδはγδ軸電圧、ｖα、ｖβはαβ軸電圧、ｉα、ｉβはαβ軸電流、φは電機子鎖交磁束、Ｒは電機子抵抗、Ｌｄ、Ｌｑはｄｑ軸インダクタンス、ｓは微分演算子、＾は推定値を、それぞれ示している。また、図９中のｖγδ、ｖαβ、ｉαβ、Φαβ、ｆ（θ）は数１０に示すとおりである。
【０１０２】
【数１０】
0003551912.tif 000011
【０１０３】
そして、このブロック構成を採用した場合にも、｛（Ｌｄ−Ｌｑ）ΦαβＴｉαβ＋φ｝＝（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≠０が位置検出のための条件であることが分かる。
【０１０４】
図１０にｄ軸を基準とした電流位相と２相変換後の電流値Ｉａに対するΨ＝（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φのグラフを示す。
【０１０５】
電流位相が−５０°から−１３０°、Ｉａ＞７Ａの領域でΨ＝０が認められ、この領域では位置検出が不可能になる可能性があることが分かる。なお、Ｉａは３相モータにおける相電流のピーク値の（３／２）１／２である。
【０１０６】
位相制御を行わず電流を流す同期起動の場合には、負荷が大きな時の起動失敗を避けるため、できるだけ多くの電流を流す必要がある。このため、軽負荷時には逆トルクが余ってしまう。
【０１０７】
モータの発生トルクは｛（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ｝ｉｑ、モータ電流は（ｉｄ２＋ｉｑ２）１／２であるため、電流が大きいと｛（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ｝が小さなポイントでバランスすることとなり、必然的に｛（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ｝≒０となり易くなる。
【０１０８】
この実施態様は、｛（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ｝≒０時に位置検出不能であること、大電流軽負荷時に｛（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ｝≒０となることを見出し、それを避けて安定に起動するために、｛（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ｝を検出してインバータ３を制御するようにしている。
【０１０９】
さらに、外部から回転磁界を与えて同期モータを起動している期間中、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ＞０の条件で同期モータを運転することが好ましく、モータモデルなどに誤差がある場合にも確実な起動を行うことができるとともに、外部トルクによる駆動されている同期モータを起動する場合にも位置検出運転への移行を確実に行うことができる。
【０１１０】
さらに説明する。
【０１１１】
図１１は図９を簡略化して書き直した位置検出部を示すブロック図である。
【０１１２】
図１１においてＸαβはＸα、Ｘβの２次元ベクトルで、Ｘα＝｛（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ｝ｃｏｓθ、Ｘβ＝｛（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ｝ｓｉｎθである。Ψ＝（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ＜０の時には、ｔａｎ−１の性質から１８０°ずれた位置が出力される。そこで、ロータ位置情報が、同期位置発生部１０の出力角度（基準位置情報）、起動電流指令部１１の電流位相から定まるロータ位置と大きく異なることを条件としてΨ≦０を検出し、例えば、起動電流指令部１１の電流値などを変更して再度ロック検出部１２によって位置検出部ロックの判定を行う。この結果、最終的に、Ψ＞０の条件で同期モータを運転することができる。
【０１１３】
また、Ψ≦０は次のようにして検出することができる。
【０１１４】
図１２は、回転子の内部に永久磁石を装着してなる、いわゆる埋込永久磁石モータの電流位相−トルク特性を示す図である。
【０１１５】
トルクが正、かつ位相が進むにつれてトルクが増大する領域では同期運転を行うことが可能である。したがって、ロータ位置を検出せず、界磁を回転させる同期運転時に、この電流位相範囲から大きく外れた電流位相が検出された場合に、Ψ≦０と判定することができる。
【０１１６】
図１３はこの発明の同期モータ制御装置の他の実施態様を示すブロック図である。
【０１１７】
この同期モータ制御装置が図１の同期モータ制御装置と異なる点は、位置検出部６ａから（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φをも出力してロック検出部１２に供給している点、およびロック検出部１２において、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φが０か否かをも判定し、位置検出部ロックであると判定され、かつ（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ＞０であると判定された場合にのみ位置検出運転への切替を行わせるべく第１選択部１３および第２選択部１４を制御するとともに、電流値、回転数、電流位相の少なくとも１つを変化させることを指示する変更指示を起動電流指令部１１に供給する点のみである。
【０１１８】
この構成の同期モータ制御装置の作用は次のとおりである。
【０１１９】
ロータ位置を検出せず外部から回転磁界を与えて同期モータを運転している期間中、ロック検出部１２は位置検出部６ａからのロータ位置情報および（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φを監視しており、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０の場合には、起動電流指令部１１に変更指示を供給することによって、出力する電流値、回転数、電流位相の少なくとも１つを変更し、再びロータ位置情報および（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φの監視を行う。
【０１２０】
したがって、最終的に（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ＞０の条件下で同期モータの起動を行わせることができる。もちろん、ロータ位置が安定した後は、位置検出運転に移行させることができる。
【０１２１】
また、回転数を増加させることで所要トルクを増加することができる用途では、図１２から分かるように、トルクを増加させることにより電流位相が進相側に進む。このため、回転数を増加させることで（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０を避け、位置検出を可能にすることができる。
【０１２２】
さらに、上記の実施態様においては、電流値、回転数、電流位相の少なくとも１つを変更して（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０を避けるようにしているが、モータ電圧を下げて対処することも可能であり、この場合には、電流値が下がり、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０を避けることができる。
【０１２３】
また、以上には、電流値、回転数、電流位相の少なくとも１つを徐々に変化させる場合について説明したが、当初からモータ電流を十分に小さくすることによっても、起動トルクの小さい用途では同様の作用を達成することができ、しかも処理を簡単化することができる。
【０１２４】
すなわち、（ｉｄ２＋ｉｑ２）１／２＜｛φ／（Ｌｄ−Ｌｑ）｝を満足するようにモータ電流を設定することによって、（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０を避けることができる。
【０１２５】
図１４はこの発明の同期モータ制御方法の他の実施態様を説明するフローチャートである。
【０１２６】
ステップＳＰ１において、回転磁界を印加して同期モータを起動し、ステップＳＰ２において、位置信号が安定するまで待ち、ステップＳＰ３において、位置は正しいか｛（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ＞０｝か否かを判定し、位置が正しくないと判定された場合には、ステップＳＰ４において、電流指令を削減し、再びステップＳＰ２のウエイト処理を行う。
【０１２７】
逆に、ステップＳＰ３において位置が正しいと判定された場合には、ステップＳＰ５において、位置検出運転を行い、元の処理に戻る。
【０１２８】
したがって、最終的に（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ＞０の条件下で同期モータの起動を行わせることができる。もちろん、ロータ位置が安定した後は、位置検出運転に移行させることができる。
【０１２９】
上記の各実施態様においては、所定の条件を満足することを検出して位置検出運転に移行するようにしているが、起動後の経過時間が所定時間に達した時点、または回転数が所定回転数に達した時点で位置検出部ロックとみなして位置検出運転に移行させることが可能であり、この場合には、ロック検出部１２における処理を大幅に簡単化することができる。
【０１３０】
また、ロック検出部１２による位置検出部ロックの検出は、位置検出部６ａから出力される推定速度、推定磁束｛（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ｝、ロータ位置情報などの諸パラメータが安定化したこと（所定範囲に入ったこと）を条件として行われてもよいが、さらに位置検出部６ａからのロータ位置情報およびそれと等価な情報が、同期位置発生部１０からの出力角度（基準位置情報）、起動電流指令部１１からの電流位相から定まる対応する情報とほぼ等しくなることを条件として行われてもよく、位置検出部ロックの検出を確実に達成することができる。
【０１３１】
図１５は位置検出部６ａの構成の一例を示すブロック図である。
【０１３２】
この位置検出部６ａは、ロータ位置（θ）に応じて３相電圧を入力としてγδ変換（数１１参照）を行ってγδ電圧ベクトルを出力する３相→γδ変換部６１と、ロータ位置（θ）に応じて３相電流を入力としてγδ変換を行ってγδ電流ベクトルを出力する３相→γδ変換部６２と、γδ電流ベクトルを入力として電圧ベクトルを出力するモータ逆モデル部６３と、モータ逆モデル部６３から出力される電圧ベクトルと３相→γδ変換部６１から出力される電圧ベクトルとの差を算出する差算出部６４と、差算出部６４から出力される差を入力とするフィルタ６５と、フィルタ６５からの出力を入力としてロータ位置（＾θ）および速度を出力する位置・速度推定部６６とを有している。
【０１３３】
【数１１】
0003551912.tif 000012
【０１３４】
この位置検出部６ａを採用すれば、モータ電圧、電流を推定ロータ位置を用いて２相回転座標に変換し、その出力をモータ逆モデルを用いて誘起電圧に分解し、誘起電圧からロータ位置を求めることができる。
【０１３５】
そして、この位置検出部６ａでは、定常状態において定常偏差が残らないため、固定座標方式の位置検出部と比較して精度を高めることができる。
【０１３６】
さらに、上記各実施態様において、電流制御の同期運転を行っているので、同期モータやインバータに用いられるパワーデバイスの能力を最大まで使うことができる。
【０１３７】
図１６は電圧制御の同期運転を行う同期モータ制御装置を示すブロック図である。
【０１３８】
この同期モータ制御装置が図１の同期モータ制御装置と異なる点は、速度制御部７に代えて電圧振幅指令を出力する速度制御部７’を採用した点、電流制御部９に代えて座標変換部９’を採用した点のみである。
【０１３９】
この同期モータ制御装置を採用した場合には、速度制御部７’において、指令速度および検出速度を入力として電圧振幅指令を生成して出力し、位相制御部８において、電圧位相指令に従って電圧指令を生成して出力し、座標変換部９’において、検出されたロータ位置と生成された電圧指令とからインバータ３が出力すべき３相回転座標上の電圧を生成するための電圧指令を生成して出力することによりインバータ３を制御し、同期モータを同期運転させることができる。
【０１４０】
この場合には、電流制御のような高速処理が不要であるからＣＰＵの低速化、コストダウンが可能になる。また、電流の検出を行う必要がなくなり、カレントトランスを用いることによるコストダウンも可能になる。
【０１４１】
さらに、上記各実施態様の同期モータ制御装置により制御される同期モータによって圧縮機を駆動する場合にも好適に適用することができる。
【０１４２】
さらに説明する。
【０１４３】
圧縮機では、超低速での運転が必要ないだけでなく、静止時に位置を知る必要もない。また、起動時に少し逆転する程度であれば実用上問題がない。さらに、起動時に圧縮機出入り口の差圧のためにトルクが多く必要であることもあるし、差圧のない場合または逆差圧（入り口圧力が高い）場合もあるため、位置検出不可能な（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φ≦０が起こり易い。このため、モータモデルを用い、回転子が回転することによる磁束の変動や誘起電圧の変動によりロータ位置検出を行う場合、種々の条件で確実に起動することは困難である。
【０１４４】
しかし、上記の各実施態様の同期モータ制御方法または同期モータ制御装置を採用することによって確実な起動を可能にすることができ、しかも、モータモデルを用いた緻密な制御を、簡単なプログラム構成で圧縮機に適用することができる。
【０１４５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、簡単な処理で同期モータを起動することができ、しかも回転位置検出結果に基づく運転への移行を確実、かつスムーズに行うことができるという特有の効果を奏する。
【０１４６】
請求項２の発明は、請求項１の効果に加え、運転切替時における回転位置の検出を確実に行うことができるという特有の効果を奏する。
【０１４７】
請求項３の発明は、請求項２の効果に加え、外部トルクによって駆動されている同期モータを起動する場合にも回転位置検出結果に基づく運転への移行を確実、かつスムーズに行うことができ、しかもモータモデルなどに誤差が存在している場合であっても同期モータを確実に起動することができるという特有の効果を奏する。
【０１４８】
請求項４の発明は、請求項３と同様の効果を奏する。
【０１４９】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４の何れかの効果に加え、処理を簡単化することができるという特有の効果を奏する。
【０１５０】
請求項６の発明は、請求項１から請求項５の何れかの効果に加え、モータ運転条件の変更を最小限にすることができるという特有の効果を奏する。
【０１５１】
請求項７の発明は、請求項１から請求項５の何れかの効果に加え、回転位置検出結果に基づく運転への移行を簡単に行うことができるという特有の効果を奏する。
【０１５２】
請求項８の発明は、請求項１から請求項７の何れかの効果に加え、回転位置検出結果に基づく運転への移行のための条件を確実に検出することができるという特有の効果を奏する。
【０１５３】
請求項９の発明は、請求項１から請求項８の何れかの効果に加え、定常状態において精度良く回転位置を検出することができるという特有の効果を奏する。
【０１５４】
請求項１０の発明は、請求項１から請求項８の何れかの効果に加え、回転座標への座標変換などを不要にでき、処理を簡単化できるという特有の効果を奏する。
【０１５５】
請求項１１の発明は、請求項１から請求項１０の何れかの効果に加え、モータやインバータに用いられるパワーデバイスの能力を十分に発揮させることができるという特有の効果を奏する。
【０１５６】
請求項１２の発明は、請求項１から請求項１０の何れかの効果に加え、電流の検出が不要であるほか、処理を高速化することができるという特有の効果を奏する。
【０１５７】
請求項１３の発明は、請求項１から請求項１２の何れかの効果に加え、同期モータの確実な起動、および回転位置検出結果に基づく同期モータの運転を実現することができるという特有の効果を奏する。
【０１５８】
請求項１４の発明は、簡単な処理で同期モータを起動することができ、しかも回転位置検出結果に基づく運転への移行を確実、かつスムーズに行うことができるという特有の効果を奏する。
【０１５９】
請求項１５の発明は、請求項１４の効果に加え、運転切替時における回転位置の検出を確実に行うことができるという特有の効果を奏する。
【０１６０】
請求項１６の発明は、請求項１５の効果に加え、外部トルクによって駆動されている同期モータを起動する場合にも回転位置検出結果に基づく運転への移行を確実、かつスムーズに行うことができ、しかもモータモデルなどに誤差が存在している場合であっても同期モータを確実に起動することができるという特有の効果を奏する。
【０１６１】
請求項１７の発明は、請求項１６と同様の効果を奏する。
【０１６２】
請求項１８の発明は、請求項１４から請求項１７の何れかの効果に加え、処理を簡単化することができるという特有の効果を奏する。
【０１６３】
請求項１９の発明は、請求項１４から請求項１８の何れかの効果に加え、モータ運転条件の変更を最小限にすることができるという特有の効果を奏する。
【０１６４】
請求項２０の発明は、請求項１４から請求項１８の何れかの効果に加え、回転位置検出結果に基づく運転への移行を簡単に行うことができるという特有の効果を奏する。
【０１６５】
請求項２１の発明は、請求項１４から請求項２０の何れかの効果に加え、回転位置検出結果に基づく運転への移行のための条件を確実に検出することができるという特有の効果を奏する。
【０１６６】
請求項２２の発明は、請求項１４から請求項２１の何れかの効果に加え、定常状態において精度良く回転位置を検出することができるという特有の効果を奏する。
【０１６７】
請求項２３の発明は、請求項１４から請求項２１の何れかの効果に加え、回転座標への座標変換などを不要にでき、処理を簡単化できるという特有の効果を奏する。
【０１６８】
請求項２４の発明は、請求項１４から請求項２３の何れかの効果に加え、モータやインバータに用いられるパワーデバイスの能力を十分に発揮させることができるという特有の効果を奏する。
【０１６９】
請求項２５の発明は、請求項１４から請求項２３の何れかの効果に加え、電流の検出が不要であるほか、処理を高速化することができ、ひいてはコストダウンを達成することができるという特有の効果を奏する。
【０１７０】
請求項２６の発明は、請求項１４から請求項２５の何れかの効果に加え、同期モータの確実な起動、および回転位置検出結果に基づく同期モータの運転を実現することができるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の同期モータ制御装置の一実施態様を示すブロック図である。
【図２】この発明の同期モータ制御方法の一実施態様の要部を説明するフローチャートである。
【図３】起動後の実速度の経時変化を示す図である。
【図４】シミュレーションによる起動後の推定速度の経時変化を示す図である。
【図５】起動後の電流位相の経時変化を示す図である。
【図６】シミュレーションによる起動後の推定電気角偏差の経時変化を示す図である。
【図７】回転座標モータモデルに基づく位置検出器の構成を示すブロック図である。
【図８】図７の位置検出器を線形近似した位置検出器の構成を示すブロック図である。
【図９】固定座標モータモデルに基づく位置検出器の構成を示すブロック図である。
【図１０】ｄ軸を基準とした電流位相と２相変換後の電流値に対する（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ＋φとを示す図である。
【図１１】図９を簡略化して書き直した位置検出部を示すブロック図である。
【図１２】回転子の内部に永久磁石を装着してなる、いわゆる埋込永久磁石モータの電流位相−トルク特性を示す図である。
【図１３】この発明の同期モータ制御装置の他の実施態様を示すブロック図である。
【図１４】この発明の同期モータ制御方法の他の実施態様を説明するフローチャートである。
【図１５】位置検出部の構成の一例を示すブロック図である。
【図１６】電圧制御の同期運転を行う同期モータ制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
３  インバータ    ４  ブラシレスＤＣモータ
６ａ  位置検出部    ６ｂ  速度算出部
７，７’  速度制御部    ８  位相制御部
９  電流制御部    ９’  座標変換部
１０  同期位置発生部    １１  起動電圧指令部
１２  ロック検出部
【図１】
0003551912.tif 000013
【図２】
0003551912.tif 000014
【図３】
0003551912.tif 000015
【図４】
0003551912.tif 000016
【図５】
0003551912.tif 000017
【図６】
0003551912.tif 000018
【図７】
0003551912.tif 000019
【図８】
0003551912.tif 000020
【図９】
0003551912.tif 000021
【図１０】
0003551912.tif 000022
【図１１】
0003551912.tif 000023
【図１２】
0003551912.tif 000024
【図１３】
0003551912.tif 000025
【図１４】
0003551912.tif 000026
【図１５】
0003551912.tif 000027
【図１６】
0003551912.tif 000028