(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期モータを制御するモータ起動制御装置であって、
前記同期モータのコイルに流れるモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、
前記モータ電流と前記コイルに供給される駆動電圧との位相差情報を検出する位相差検出手段と、
前記位相差情報のばらつきに基づき、前記同期モータが安定起動完了状態であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づき、前記コイルの端子に印加する前記駆動電圧および前記コイルの端子への通電周波数を制御する制御手段とを備える、モータ起動制御装置。
【請求項２】
前記位相差情報とは、
前記駆動電圧波形の所定位相期間における前記モータ電流波形の面積である、請求項１に記載のモータ起動制御装置。
【請求項３】
前記位相差情報とは、
前記駆動電圧波形の第１所定位相期間における前記モータ電流波形の第１面積と前記駆動電圧波形の第２所定位相期間における前記モータ電流波形の第２面積との比である、請求項１に記載のモータ起動制御装置。
【請求項４】
前記面積は、
前記所定位相期間内に、前記モータ電流を所定間隔でＡ／Ｄサンプリングすることにより得られる値を積算したものである、請求項２に記載のモータ起動制御装置。
【請求項５】
前記第１面積は、
前記第１所定位相期間内に、前記モータ電流を所定間隔でＡ／Ｄサンプリングすることにより得られる値を積算したものであり、
前記第２面積は、
前記第２所定位相期間内に、前記モータ電流を所定間隔でＡ／Ｄサンプリングすることにより得られる値を積算したものである、請求項３に記載のモータ起動制御装置。
【請求項６】
前記判定手段は、
前記位相差情報のばらつきに基づき、前記同期モータが不安定回転状態であるか否かを判定し、前記不安定回転状態であると判定したことに応じて、前記位相差情報のばらつきに基づき、前記同期モータが安定起動完了状態であるか否かを判定する、請求項１ないし５のいずれかに記載のモータ起動制御装置。
【請求項７】
前記判定手段は、
前記位相差情報のばらつきと所定値との比較により、前記同期モータが安定起動完了状態であるか否かを判定する、請求項１に記載のモータ起動制御装置。
【請求項８】
前記判定手段は、
前記位相差情報のばらつきと第１所定値との比較により、前記同期モータが不安定回転状態であるか否かを判定し、前記位相差情報のばらつきと第２所定値との比較により、前記同期モータが安定起動完了状態であるか否かを判定する、請求項６に記載のモータ起動制御装置。
【請求項９】
前記制御手段は、
前記同期モータの起動開始から安定起動完了状態に至るまで、前記通電周波数を所定値とし、前記駆動電圧のデューティ基準値を時間的に変化させる、請求項１ないし８のいずれかに記載のモータ起動制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、
前記同期モータの起動開始から安定起動完了状態に至るまで、前記駆動電圧を所定値とし、前記通電周波数を時間的に変化させる、請求項１ないし８のいずれかに記載のモータ起動制御装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、
前記同期モータの起動開始から安定起動完了状態に至るまで、前記通電周波数および前記駆動電圧のそれぞれを、前記同期モータの安定起動時における値に設定する、請求項１ないし８のいずれかに記載のモータ起動制御装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、
前記同期モータの起動時において、前記位相差情報のばらつきに応じて、前記駆動電圧のデューティ基準値の変化量を設定する、請求項９に記載のモータ起動制御装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、
前記同期モータの起動時において、前記同期モータの状態に応じて、前記駆動電圧のデューティ基準値の変化量を設定する、請求項９に記載のモータ起動制御装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、
前記駆動電圧のデューティ基準値に対する制限値を有する、請求項１２または１３に記載のモータ起動制御装置。
【請求項１５】
前記制御手段は、
前記同期モータの起動時において、前記位相差情報のばらつきに応じて、前記通電周波数の変化量を設定する、請求項１０に記載のモータ起動制御装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、
前記同期モータの起動時において、前記同期モータの状態に応じて、前記通電周波数の変化量を設定する、請求項１０に記載のモータ起動制御装置。
【請求項１７】
前記制御手段は、
前記判定手段によって前記同期モータが安定起動完了状態であると判定された後、前記位相差情報が所定値になるように前記同期モータを駆動する、請求項１ないし１６のいずれかに記載のモータ起動制御装置。
【請求項１８】
前記制御手段は、
前記判定手段によって前記同期モータが安定起動完了状態であると判定された後に、前記コイルにおける逆起電圧検出が可能である回転数まで前記同期モータの回転数を高め、前記逆起電圧を基準として通電切換を行なうことにより前記同期モータを駆動する、請求項１ないし１７のいずれかに記載のモータ起動制御装置。
【請求項１９】
前記制御手段は、
少なくとも前記同期モータの起動時においては、前記同期モータを、１８０°通電駆動する、請求項１ないし１８のいずれかに記載のモータ起動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータ起動制御装置に関し、特に、空気調和機の圧縮器などに用いられる同期モータを位置検出することなく確実に同期モータを起動させることができるモータ起動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モータを起動させるためのモータ起動制御装置がある。従来のモータ起動制御装置のうち、モータ位置検出器を用いない、いわゆるセンスレス駆動でモータを起動させるモータ起動制御装置は、通常、モータを構成する複数のコイルに供給する駆動電圧波形に通電休止期間を設けている。
【０００３】
この種のモータ起動制御装置は、モータロータとステータとの位置関係にかかわらず、所定の周波数と所定のＰＷＭデューティ（駆動電圧）とでモータコイル端子に回転磁界を発生させ、周波数またはＰＷＭデューティのデューティ基準値を徐々に上げていきモータ回転を当該回転磁界と同期させる、いわゆる強制励磁運転（または同期運転）を行なう。
【０００４】
そして、モータの回転によって各モータコイル端子に発生する逆起電圧を上述した通電休止期間に検出し、検出されたことを確認して起動を完了する。起動完了後は、逆起電圧を基準としたモータ駆動（以下、逆起運転と称す）に切換え、通常のモータ駆動を行なう。
【０００５】
これに対し、「ブラシレスモータの制御方法およびその装置（特開平７−８７７８３号公報）」（文献１と称す）には、モータ起動に際して、モータ位置を検出し、モータ位置検出信号とモータの駆動電圧との位相差を比較して、当該位相差が小さくなるようにモータを制御する方法およびその装置が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように従来のセンスレス駆動のモータ起動制御装置は、各モータコイル端子に発生する逆起電圧を検出する必要があるため、各モータコイル端子へ供給する駆動波形に通動休止期間を設けている。この際の駆動波形は、一般的にいわゆる１２０°矩形波状であることが多い。この１２０°矩形波は、通電期間には一定のＰＷＭデューティで通電を行ない、通電休止期間と一定の通電期間（ＰＷＭデューティ）とを交互に繰返すものである。
【０００７】
しかしながら、このような従来のモータ起動制御装置では、通電休止期間と通電期間とで発生するモータトルクが変動することから、大きな騒音や振動を発生してしまうという問題があった。これらは、モータの回転数が小さい起動時に特に大きく発生してしまうため、モータの起動自体が困難になる。
【０００８】
また、通電休止期間が存在するため、モータロータの磁石磁束を効果的に使用することができず、モータ効率を低下させてしまう。
【０００９】
また、起電時および起電直後はモータ回転数が低いため、これに比例して逆起電圧が低振幅（起動時は０ボルト）になる。このため、正確な逆起電圧を検出するためには、モータ回転数を高める必要がある。しかしながら、強制励磁運転のみで高速まで回転数を高めていくと、モータ通電タイミングがわからないため、モータの停止（脱調）につながる可能性があり、確実性が低い。脱調によりモータが急停止した場合、内部素子に大きな負担がかかってしまう。
【００１０】
また、通常、モータ駆動系と制御系とはそれぞれ、ノイズ除去のため絶縁して信号を得ている。これと同様に、正確な逆起電圧を検出するためには、逆起電圧信号に対してもノイズ除去のための絶縁が必要になる。しかしながら、逆起電圧信号を絶縁するためには高性能なフィルタが必要となり、回路のコストアップを招いてしまう。
【００１１】
また、起動から通常運転への移行はモータの状態にかかわらず、一定の時間経過で切換えているため、モータ負荷の状態によっては、起動できない場合もあった。
【００１２】
上述した文献１の装置を用いた場合には、モータ位置を検出するための手段が必要となり、コストアップにつながる。また、逆起電圧からモータ位置を検出する場合、上述した逆起電圧の検出に係る種々の課題とともに、起電中はモータ自体が振動しているため不安定な位相差が検出されてしまうという問題がある。したがって、これによって駆動信号を制御することは、誤検出を招く原因となってしまう。
【００１３】
このように、従来のモータ起動制御装置においては、逆起電圧を利用しているため、振動や騒音が大きく、効率が低く、さらに起電中のモータの状態が未知であるため安定起動の確実性が低かった。
【００１４】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、低振動、低騒音および高効率な起動を確実に行なうことができるモータ起動制御装置を提供する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るモータ起動制御装置は、同期モータを制御するモータ起動制御装置であって、同期モータのコイルに流れるモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、モータ電流とコイルに供給される駆動電圧との位相差情報を検出する位相差検出手段と、位相差情報のばらつきに基づき、同期モータが安定起動完了状態であるか否かを判定する判定手段と、判定手段の判定結果に基づき、コイルの端子に印加する駆動電圧およびコイルの端子への通電周波数を制御する制御手段とを備える。
【００１６】
したがって、このモータ起動制御装置によれば、モータ駆動電圧とモータ電流との位相差のばらつきに応じてモータの回転状態を検出し、モータを起動、駆動することができる。そして、位相差情報のばらつきに基づき、同期モータが安定起動完了状態であるか否かを判定する。したがって、モータ位置検出器を設けないセンサレス方式で確実に起動の完了させることができ、失敗のない安定起動が実現される。センサレス方式を採用するため、位置検出器が不要となりコストダウンが実現される。
【００１７】
好ましくは、位相差情報とは、駆動電圧波形の所定位相期間におけるモータ電流波形の面積である。
【００１８】
この場合は、モータ電流波形の面積を計算することにより、位相差を容易に算出することができる。また、モータ電流の面積に応じて位相差情報を検出しているため、ゼロクロス検出などのエッジ検出による方法に比べ耐ノイズ性に優れ、モータ電流の揺れに影響されず位相差情報を確実に検出することが可能となる。したがって、誤動作を回避し安定起動が実現される。
【００１９】
また好ましくは、位相差情報とは、駆動電圧波形の第１所定位相期間におけるモータ電流波形の第１面積と駆動電圧波形の第２所定位相期間におけるモータ電流波形の第２面積との比である。
【００２０】
この場合は、モータ電流波形の面積比を算出することにより、位相差を正確かつ容易に算出することができる。また、モータ電流の面積に応じて位相差情報を検出しているため、ゼロクロス検出などのエッジ検出による方法に比べ耐ノイズ性に優れ、モータ電流の揺れに影響されず位相差情報を確実に検出することが可能となる。したがって、誤動作を回避し安定起動が実現される。
【００２１】
また好ましくは、面積は、所定位相期間内に、モータ電流を所定間隔でＡ／Ｄサンプリングすることにより得られる値を積算したものである。
【００２２】
この場合は、簡単な回路構成を用いて、サンプリングにより面積が算出できる。これにより、制御系の構成が簡素化でき低コスト化が実現される。
【００２３】
また好ましくは、第１面積は、第１所定位相期間内に、モータ電流を所定間隔でＡ／Ｄサンプリングすることにより得られる値を積算したものであり、第２面積は、第２所定位相期間内に、モータ電流を所定間隔でＡ／Ｄサンプリングすることにより得られる値を積算したものである。
【００２４】
この場合は、簡単な回路構成で、サンプリングにより面積を算出し、さらに面積比を算出することができる。これにより、制御系の構成が簡素化でき低コスト化が実現される。
【００２７】
また好ましくは、判定手段は、位相差情報のばらつきに基づき、同期モータが不安定回転状態であるか否かを判定し、不安定回転状態であると判定したことに応じて、位相差情報のばらつきに基づき、同期モータが安定起動完了状態であるか否かを判定する。
【００２８】
この場合は、不安定回転後の起動完了状態（安定回転）をより確実に検出できるため、モータの起動失敗を回避でき、起動判断の確実性がさらに増す。すなわち高信頼性が実現できる。
【００２９】
また好ましくは、判定手段は、位相差情報のばらつきと所定値との比較により、同期モータが安定起動完了状態であるか否かを判定する。
【００３０】
この場合は、位相差のばらつきが小さい起動完了状態を的確に検出することができる。
【００３１】
また好ましくは判定手段は、位相差情報のばらつきと第１所定値との比較により、同期モータが不安定回転状態であるか否かを判定し、位相差情報のばらつきと第２所定値との比較により、同期モータが安定起動完了状態であるか否かを判定する。
【００３２】
この場合は、位相差のばらつきが大きい不安定回転状態を的確に検出した後、位相差のばらつきが小さい安定回転状態（起動完了状態）を的確に検出することができる。
【００３３】
また好ましくは、制御手段は、同期モータの起動開始から安定起動完了状態に至るまで、通電周波数を所定値とし、駆動電圧のデューティ基準値を時間的に変化させる。
【００３４】
この場合は、デューティ基準値を変えることで、起動完了状態（安定回転状態）に素早く移行し、起動完了までの時間を短縮することができる。また、不安定回転状態を検出した後、起動完了状態（安定回転）を検出することができるため、モータの起動失敗を回避できる。
【００３５】
また好ましくは、制御手段は、同期モータの起動開始から安定起動完了状態に至るまで、駆動電圧を所定値とし、通電周波数を時間的に変化させる。
【００３６】
この場合は、通電周波数を変えることで、起動完了状態（安定回転状態）に素早く移行し、起動完了までの時間を短縮することができる。また、不安定回転状態を検出した後、起動完了状態（安定回転）を検出することができるため、モータの起動失敗を回避できる。
【００３７】
また好ましくは、制御手段は、同期モータの起動開始から安定起動完了状態に至るまで、通電周波数および駆動電圧のそれぞれを、同期モータの安定起動時における値に設定する。
【００３８】
この場合は、起動完了状態（安定回転状態）に素早く移行し、起動完了までの時間を短縮することができる。また、不安定回転状態を検出した後、起動完了状態（安定回転）を検出することができるため、モータの起動失敗を回避できる。
【００３９】
また好ましくは、制御手段は、同期モータの起動時において、位相差情報のばらつきに応じて、駆動電圧のデューティ基準値の変化量を設定する。
【００４０】
この場合は、位相差情報のばらつきに応じてデューティ基準値を変えることで、起動完了状態（安定回転状態）に素早く移行し、起動完了までの時間を短縮することができる。また、位相差のばらつきによって変化量を設定することで、振動または脱調の多い状態を素早く通過させることができ、モータの長寿命化、周辺装置の高信頼性が実現できる。
【００４１】
また好ましくは、制御手段は、同期モータの起動時において、同期モータの状態に応じて、駆動電圧のデューティ基準値の変化量を設定する。
【００４２】
この場合は、同期モータの状態に応じてデューティ基準値を変えることで、起動完了状態（安定回転状態）に素早く移行し、起動完了までの時間を短縮することができる。また、同期モータの状態によって変化量を設定することで、振動または脱調の多い状態を素早く通過させることができ、モータの長寿命化、周辺装置の高信頼性が実現できる。
【００４３】
また好ましくは、制御手段は、駆動電圧のデューティ基準値に対する制限値を有する。
【００４４】
この場合は、ＰＷＭデューティの値に制限を設けるため、これが大きくなりすぎてインバータやモータに過電流が流れこれらを破損してしまうことを防止することができる。したがって、装置の信頼性が高まる。
【００４５】
また好ましくは、制御手段は、同期モータの起動時において、位相差情報のばらつきに応じて、通電周波数の変化量を設定する。
【００４６】
この場合は、位相差情報のばらつきに応じて通電周波数を変えることで、起動完了状態（安定回転状態）に素早く移行し、起動完了までの時間を短縮することができる。また、位相差のばらつきによって変化量を設定することで、振動または脱調の多い状態を素早く通過させることができ、モータの長寿命化、周辺装置の高信頼性が実現できる。
【００４７】
また好ましくは、制御手段は、同期モータの起動時において、同期モータの状態に応じて、通電周波数の変化量を設定する。
【００４８】
この場合は、同期モータの状態に応じて通電周波数を変えることで、起動完了状態（安定回転状態）に素早く移行し、起動完了までの時間を短縮することができる。また、同期モータの状態によって変化量を設定することで、振動または脱調の多い状態を素早く通過させることができ、モータの長寿命化、周辺装置の高信頼性が実現できる。
【００４９】
また好ましくは、制御手段は、判定手段によって同期モータが安定起動完了状態であると判定された後、位相差情報が所定値になるように同期モータを駆動する。
【００５０】
この場合は、通常運転時の位相差制御によるモータ駆動を、位相差情報の検出方法を変更することなく実現できるため、従来行なわれていた起動時の同期運転から通常時の逆起運転といった運転方法の切換が必要なくなる。したがって起動から通常運転へのスムーズな移行が実現でき、トルク変動、騒音、振動を減少するとともに切換不良によるモータ停止を回避することかできる。また、位相差情報検出方法を切換える必要がないため、制御系の負担が軽減でき、低コスト化が実現される。
【００５１】
また好ましくは、制御手段は、判定手段によって同期モータが安定起動完了状態であると判定された後に、コイルにおける逆起電圧検出が可能である回転数まで同期モータの回転数を高め、逆起電圧を基準として通電切換を行なうことにより前記同期モータを駆動する。
【００５２】
この場合は、起動時においては位相差によるモータ駆動を、通常運転時には、逆起電圧に基づきモータ駆動を行なえるため、確実な起動が実現されるとともに、通常運転時には逆起電圧による通電切換により簡単な構成で制御系を実現することが可能となる。
【００５３】
また好ましくは、制御手段は、少なくとも同期モータの起動時においては、同期モータを、１８０°通電駆動する。
【００５４】
この場合は、起動時において、１２０°矩形波通電などのようにモータ駆動波形に通電休止期間を設けて逆起電圧を検出する必要がなく、トルク変動、騒音、振動等が減少でき、なめらかな起動が実現される。また、磁石磁束を有効に使うことが可能となるため、高効率化も実現される。
【００５５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。なお、図中同一または相当部分には、同一符号を付してその説明を繰返さない。
【００５６】
本発明の実施の形態におけるモータ起動制御装置について、図１を用いて説明する。図１に示すモータ起動制御装置は、ステータに複数相（３相）のモータコイルを、ロータに永久磁石を備えた同期モータ１を駆動するインバータ部２、ＡＣ電源４、ＡＣ電源４を直流に変換してインバータ部２に直流電源を供給するＡＤ／ＤＣコンバータ回路３、同期モータ１のモータコイル端子Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の中で特定相（図１においては、Ｕ相）に流れるモータ電流ａを検出する電流センサ５、モータ電流検出アンプ６および制御部７を備えている。
【００５７】
モータ電流検出アンプ６は、電流センサ５で検出されたモータ電流ａを、制御部７に含まれる図示しないＡ／Ｄコンバータで取込める電圧範囲になるように、所定量増幅およびオフセット加算してモータ電流信号ｂを出力する。
【００５８】
制御部７は、後述する正弦波データ作成部１４から出力されるモータ駆動電圧とモータ電流信号ｂとの位相差に関する情報（位相差情報）を検出する位相差検出部８、目標とする位相差情報（目標位相差情報）を格納する目標位相差情報格納部９、目標位相差情報と検出された位相差情報との誤差データを算出する加算器１０、算出された誤差データに対して比例誤差データおよび積算誤差データを算出し、通常運転でのＰＷＭデューティのデューティ基準値を出力するＰＩ演算部１１、および同期モータ１の回転数指令を設定する回転数設定部１２を含む。
【００５９】
回転数設定部１２は、モータ起動時においては後述する起動制御部１６より制御され、通常運転時は、予め設定された値もしくは外部指令により制御される。
【００６０】
制御部７はさらに、正弦波データを格納する正弦波データテーブル１３、回転数設定部１２における回転数指令と時間経過とに従って正弦波データテーブル１３からモータコイル端子Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に対応した正弦波データを読出すとともに、特定相であるＵ相の正弦波データに基づきＵ相のモータ駆動電圧を出力する正弦波データ作成部１４、正弦波データ作成部１４から出力される正弦波データと後述するスイッチ１７を介して受けるデューティ基準値とに基づき、各相ごとにインバータ部２の各駆動素子にＰＷＭ波形を出力するＰＷＭ作成／各相分配部１５、同期モータ１を安定起動させるための起動制御部１６、およびモータ起動時に使用する起動制御（起動制御部１６）と通常運転時に使用するＰＩ制御（ＰＩ演算部１１）とを切換えるスイッチ１７を含む。
【００６１】
起動制御部１６は、安定起動を検出し、検出結果に基づき回転数設定部１２での回転数の変更を禁止させる指令または強制的に変更させる指令を出力する。起動制御部１６はさらに、起動制御中は、ＰＩ制御を行なえないようにスイッチ１７を制御する機能を有する。したがって、スイッチ１７により、モータ起動時には起動制御部１６によるデューティ基準値が、通常運転時にはＰＩ演算部１１の出力するデューティ基準値がＰＷＭ作成／各相分配部１５に入力される。
【００６２】
制御部７は、マイクロコンピュータで構成される。この際、各部８〜１７での処理をソフト的に行なう。なお、これに限らず、同様の処理を行なうようにハード的に各部８〜１７を構成してもよい。
【００６３】
なお、電流センサ５の一例としては、コイル素子とホール素子とで構成されたいわゆる電流センサや、カレントトランス等が挙げられる。なお、本発明の実施の形態では、複数相のうちの特定相のみについてモータ電流を検出しているが、これに限らず、各相のモータ電流を検出するように構成してもよい。この場合、さらに高精度の安定起動を行なわせることが可能となる。
【００６４】
正弦波データは、予め格納した正弦波データテーブル１３に基づき作成せずに、演算によって作成するように構成してもよい。また、駆動波形は、正弦波に限定されない。
【００６５】
図１に示すモータ起動制御装置の動作について簡単に説明する。同期モータ１の起動中は、回転数設定制御またはデューティ基準値の作成は、起動制御部１６で行なわれる。スイッチ１７は、起動側（起動制御部１６の出力ノードに接続される側）をオンする。起動制御時における位相差情報の検出方法と通常運転時の位相差情報の検出方法とを切換える場合には、起動制御部１６から位相差検出部８に対して起動時の位相差検出指令が出力される。
【００６６】
起動制御部１６において同期モータ１が安定な回転を始めて起動が完了したことが検出されると、起動制御部１６による回転数設定指令を禁止し、スイッチ１７は通常側（ＰＩ演算部１１の出力と接続される側）をオンする。これにより、ＰＩ演算部１１によるデューティ基準値の作成が許可される。
【００６７】
ＰＩ演算部１１は、モータ駆動電圧とモータ電流との位相差が一定になるようにフィードバック制御されており、これにより、通常運転時には所望の位相差で同期モータ１を回転させることが可能となる。
【００６８】
この際、回転数設定部１２と正弦波データテーブル１３に格納される情報とに基づき、正弦波データ作成部１４により、モータ回転数が制御され、その都度適切な正弦波データが選択、作成される。これにより、所望の回転磁界を出力する。ＰＷＭ作成／各相分配部１５は、この正弦波データとデューティ基準値とから各駆動素子に対応するＰＷＭ信号を出力する。したがって、同期モータ１の回転周波数と通電による回転磁界とは同期している。すなわち、同期運転が実現される。
【００６９】
このように、上述した構成によると、同期モータ１の逆起電圧を検出する必要がなく、また同期モータ１の通電中に通電休止期間を設ける必要がなくなるため、効率のよいモータ駆動が実現される。
【００７０】
また、通常運転時は、モータ起動時と同様に検出された位相差に基づき同期モータ１を駆動する。すなわち、モータ起動中と同様の位相差情報を通常時においても使用する。これにより、従来行なわれていた起動中の同期運転から逆起運転への移行を行なう必要がない。したがって、処理が簡略化され、また起動から通常運転への移行もスムーズに行なうことが可能となる。これに伴い、切換時のトルク変動や速度変動がなくなる。したがって、高精度なモータ駆動が実現される。
【００７１】
なお、通常運転時には、１２０度矩形波駆動を行なってもよい。この場合の構成の一例を図２を用いて説明する。図２に示される制御部７は、スイッチ１７ａと１７ｂとを含む。スイッチ１７ａ、１７ｂは、スイッチ１７と同様、モータ起動時か通常運転時であるかを切換えるためのスイッチである。
【００７２】
起動制御部１６は、起動制御中には、ＰＩ制御を行なえないようにスイッチ１７ａ、１７ｂを制御する機能を有する。スイッチ１７ａにより、モータ起動時には起動制御部１６の出力が、通常運転時にはＰＩ演算部１１の出力がＰＷＭ作成／各相分配部１５に入力される。スイッチ１７ｂにより、モータ起動時には正弦波データ作成部１４の出力する正弦波データが、通常運転時には位置検出部１８の出力する通電切換信号がＰＷＭ作成／各相分配部１５に入力される。
【００７３】
図２に示される位置検出部１８は、各相Ｕ，Ｖ，Ｗにおける通電休止期間中の逆起電圧からモータロータの位置を検出する。位置検出部１８は、検出結果として通電切換信号（モータの回転位置に対応したパルス）と速度情報（モータの回転速度に対応した情報）とを出力する。
【００７４】
図２に示される加算器１０は、目標とするモータの回転速度（目標速度情報）を格納する目標速度情報格納部１９から出力される目標速度情報と位置検出部１８から出力される速度情報との誤差データを算出し、算出結果をＰＩ演算部１１に出力する。この誤差データに基づき、ＰＩ演算部１１は制御される。
【００７５】
通常運転時においては、位置検出部１８から出力される通電切換信号に従って通電状態を切換えていき、速度情報が目標速度情報に近づくようにデューティ基準値を設定するフィードバック制御が実行される。これにより、目標とされる速度を実現するように同期モータ１が駆動される。この際、逆起電圧信号に従って通電を切換えていくため、非常に簡単に駆動系を構成することができる。
【００７６】
なお、逆起電圧が正確に検出できるような回転数に設定した後、通常運転への切換を行なうことでより確実な状態の切換が実現される。
【００７７】
このように、本発明では通常運転時における通電手法に左右されるものではなく、どのような通電手法においても適用可能である。また、起動制御中の通電波形を正弦波としているが、これはモータコイルに滑らかにモータ電流を流し、リプルの少ない回転磁界を発生させ、滑らかにモータ回転を開始させるという効果を奏するからである。しかしながら、これに限定されるものではなく、どのような通電波形であっても本発明の目的は達成される。
【００７８】
なお、参考のため、通電休止期間の存在しない駆動波形の一例として、１８０度正弦波通電における各相の駆動電圧波形を図３に、通電休止期間が存在する駆動波形の一例として、１２０度矩形波通電における各相の駆動電圧波形を図４にそれぞれ示す。図３〜図４において、縦軸は電圧に横軸は時間にそれぞれ対応している。
【００７９】
図３に示されるように１８０度正弦波通電では、各相Ｕ、Ｖ、Ｗの電圧は、正弦波形をしている。一方、図４に示される１２０度矩形波通電では、各相Ｕ、Ｖ、Ｗは、１２０度期間は、矩形波通電されており、６０度期間は、通電休止期間となっている。
【００８０】
続いて、本発明の実施の形態による位相差検出部８および起動制御部１６の動作を、図５〜図１０を用いて説明する。
【００８１】
図５〜図７は、モータ駆動電圧波形とモータ電流信号波形との関係を示すタイミングチャートである。なお、実際のモータ駆動電圧波形は、ＰＷＭ型波形であり、また位相差検出部８にはモータ駆動電圧の位相情報のみ入力されるが、説明のため位相情報に代わり、モータ駆動電圧波形を用いて説明する。なお、図中記号θＡ、θＢ１、θＢ２、θＢ３、θＣは、位相差を表わしている。
【００８２】
図５は、モータコイル端子への通電周波数、すなわち発生させている回転磁界周波数ならびに負荷トルクに対して、デューティ基準値が非常に小さく同期モータ１が回転はもとより振動もしていない状態（状態Ａ）に対応している。
【００８３】
図６は、モータコイル端子への通電周波数、すなわち発生させている回転磁界周波数ならびに負荷トルクに対して、デューティ基準値が小さく、同期モータ１が正常回転しておらず振動あるいは脱調している状態（状態Ｂ）に対応している。
【００８４】
図７は、モータコイル端子への通電周波数、すなわち発生させている回転磁界周波数ならびに負荷トルクに対して、デューティ基準値が適正な値に設定されており、同期モータ１が正常回転をしている状態（状態Ｃ）に対応している。
【００８５】
図５〜図７を参照して、同期モータ１が全く回転していない状態Ａと同期モータ１が正常回転をしている状態Ｃとでは、モータ駆動電圧とモータ電流信号ｂとの位相差は一定（θＡ、θＣ）で安定している。
【００８６】
また、これに対し同期モータ１が振動または脱調している状態Ｂにおいては、モータ駆動電圧とモータ電流信号ｂとの位相差が一定でなく、振れている（θＢ１、θＢ２、θＢ３、…）。
【００８７】
状態Ａでは、同期モータ１が全く動いていないのでモータ駆動電圧をそのままコイルに印加したときのモータ電流が検出されるため、位相差θＡは安定している。状態Ｂでは、ＰＷＭデューティ（モータ駆動電圧）が小さいためモータ負荷に打ち勝つトルクが発生できず同期モータ１が振動する。この同期モータ１の振動あるいは脱調によって逆起電圧が変動するため、モータ駆動電圧と逆起電圧との差電圧に応じて流れるモータ電流が振動し、位相差θＢ１、θＢ２、θＢ３が振幅的にまたは位相的に振れてしまう。すなわち、モータロータに対して同じ位置関係で通電を行なえていない状態にある。状態Ｃでは、起動が正常に行なわれ、同期モータ１が正常に安定回転しており、逆起電圧波形と回転磁界波形とが同期している。このため、モータ電流信号ｂがモータ駆動電圧と同期して流れるため、位相差θＣが安定する。
【００８８】
図８〜図９は、モータ駆動電圧または通電周波数を変更したときの同期モータ１の状態について説明するための図である。なお、図８〜図９における状態Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれは、図５〜図７における状態Ａ、Ｂ、Ｃに対応している。
【００８９】
図８は、回転磁界を発生するための通電周波数を一定とし、デューティ基準値を時間とともに上げていった場合のモータの状態と位相差との対応関係を示している。通電周波数を一定とするため、図１に示す回転数設定部１２に対して、起動制御部１６から回転数変更の禁止指令を出力する。デューティ基準値の上昇とともに、モータの状態は、状態Ａ、Ｂ、Ｃと変化する。
【００９０】
図９は、デューティ基準値を一定とし、通電周波数を時間とともに下げていった場合の同期モータ１の状態と位相差との対応関係を示している。通電周波数を徐々に下げるため、図１に示す回転数設定部１２に対しては、起動制御部１６から回転数低下の指令を出力する。通電周波数を下げるとともに、モータの状態は、状態Ａ、Ｂ、Ｃと変化する。
【００９１】
従来のモータ起動制御装置は、状態Ｃの安定回転状態を検出する機構を備えていない。このため、状態Ｃに達する前の状態ＡまたはＢの時点で起動が完了したとして逆起電圧基準などによる通常運転モードに切換えることで、起動の失敗を引起していた。
【００９２】
ところで、状態Ｂでは、図６に示されるように位相差情報がその都度変動して検出されてしまうこともあり、または逆起電圧を利用する場合には逆起電圧も同期モータの振動とともに変動して検出されてしまう。したがって、状態Ｂにおける振動時の位相差情報または逆起電圧は、振動の状態によっては同期モータが安定回転しているように検出されてしまうこともある。また、振動のため前後の検出時点において逆方向の情報が検出されてしまうこともある。すなわち、誤検出を誘発してしまう。したがって、状態Ｂにおいて位相差制御によるモータ駆動、または逆起電圧検出によるモータ駆動を行なってしまうと、安定に同期モータを駆動することができないばかりでなく、同期モータが脱調してしまう。
【００９３】
したがって、安定な起動を実現するためには、安定回転（状態Ｃ）を正確に検出すること、すなわちモータ駆動電圧とモータ電流信号との位相差が図７の状態Ｃになったことを検出する必要がある。
【００９４】
そこで、本発明に係るモータ起動制御装置は、図７に示される安定位相差が所定回数得られたことを検出して起動完了を判断する。これにより、安定な起動が実現される。このため、本発明の実施の形態による起動制御部１６は、所定回数の位相差情報を平均して平均値を算出し、この平均値に対して各々の位相差情報のばらつきが所定範囲内であるか否か求めることで状態Ｃの属否を判断する。
【００９５】
なお、ここで重要なのは、起動処理中は上述したように、同期モータ１が振動または脱調しているため位相差が振動する状態Ｂが存在するため、位相差情報そのものによって駆動電圧を制御する、あるいは起動状態を判断する、あるいは通常運転時には有効な制御方法である位相差制御を行なう等、位相差情報そのものを使用した制御では安定な起動は実現されない。そこで、起動時においては、位相差の変動が大きいか小さいか（すなわち、位相差情報のばらつきが大きいか小さいか）を検出し、この検出結果によって起動時のモータ状態を判断し起動制御をする必要があるということである。
【００９６】
ところで、図５〜図７および図８〜図９によれば、状態Ａ、Ｃのいずれにおいても、位相差が安定して検出される。したがって、起動完了にあたって、状態Ｃを確実に検出する必要がある。
【００９７】
このため、本発明の実施の形態の一手法としては、固定の回転周波数および固定のデューティ基準値を使用し、これらの固定値をモータ状態が状態Ｃの安定回転となるための値に設定する。そして、安定な回転が開始されるのを検出して、安定起動状態を検出する。
【００９８】
または、他の手法としては、通電周波数またはデューティ基準値を変化させて、状態Ｂから状態Ｃへの移行を検出する。デューティ基準値を変化させる場合には、起動初期に設定するデューティ基準値をモータが安定回転する状態Ｃのデューティ基準値よりも低い値に設定（図８に示す初期デューティ基準値の範囲内）し、起動開始後はデューティ基準値を徐々に上げていきながら、まず最初に各位相差がばらついていること（すなわち、状態Ｂ）を検出した後、各位相差が安定したこと（すなわち、状態Ｃ）を検出する。これにより、確実に安定起動が検出される。
【００９９】
なお、デューティ基準値の初期値は、考えられるモータ起動時の負荷トルクに対して、当該負荷トルクよりも低いトルクを発生させるようなデューティ値とする。
【０１００】
なお、固定する回転数指令（回転磁界周波数）または初期の回転磁界周波数は、高速でありすぎると状態Ｂでのモータの振動または脱調が大きくなってしまう、または所望の回転方向と逆方向の回転をしてしまう可能性がある。そこで、使用する同期モータにもよるが５００ｒｐｍ程度以内の低速とすることが妥当である。
【０１０１】
デューティ基準値を変化させながら安定起動を検出する際の起動制御部１６の処理を、図１０を用いて説明する。図１０を参照して、ステップＳ１では、モータ起動指令があれば、回転数指令を所定の値に固定し、デューティ基準値を初期設定し、スイッチ１７を起動側に選択し、さらに各変数を初期化する。デューティ基準値の初期値は、同期モータ１が急激に安定回転しないような低い値に設定する。また、デューティ基準値を以下の操作において変更しない場合には、同期モータ１が上述した状態Ｃとなるような値に設定する。
【０１０２】
ステップＳ２では、位相差検出部８において位相差情報の検出があったか否かを判断する。検出されていなければステップＳ２１に移り、新たな位相差情報が検出されるまでループ処理を繰返す。
【０１０３】
ステップＳ３では、位相差情報が検出された場合には、検出された位相差情報を配列Ｐ（ｎ）に格納する。続くステップＳ４では、位相差情報検出回数ｎを更新する（ｎ＝ｎ＋１）。ステップＳ５では、位相差情報検出回数ｎが所定回数以上となったか否かを判断する。所定回数に満たない場合には、ステップＳ２１に移り、新たな位相差情報の検出に向けてループ処理を繰返す。ステップＳ５において位相差情報検出回数ｎが所定回数以上となった場合には、ステップＳ６に移り、当該所定回数検出された位相差情報を平均化する。
【０１０４】
続くステップＳ７において、同期モータ１の状態が状態Ａか状態Ｂかを判断する。なお、同期モータ１の初期状態は、状態Ａであるとして、以下の処理で現在の状態を判断していく。現在の同期モータ１の状態が状態Ａである場合には、ステップＳ８（〜Ｓ１３）に、状態Ｂである場合には、ステップＳ１４（〜Ｓ１９）に移る。
【０１０５】
ステップＳ８〜Ｓ１３は、現在の同期モータ１が状態Ａであったとして、状態Ｂに移行したか否かを判断するための処理である。具体的には、ステップＳ８では、平均化された位相差情報に対して、各々の位相差情報のばらつきがある範囲より大きいか否かを判断する。ばらつきが大きい（すなわち位相差が変動している）場合には、ステップＳ９において変数ｍを更新する。ばらつきが小さい（位相差の変動が少ない）の場合には、ステップＳ１３において変数ｍを０にリセットして、ステップＳ２０に移る。
【０１０６】
ステップＳ９において変数ｍを更新した後、ステップＳ１０では、変数ｍが所定回数となったか否かを判断する。すなわち、ばらつきが大きかった状態が所定回数連続したか否かを変数ｍの値で判断する。これにより、確実な位相差の変動を検出することが可能となる。
【０１０７】
変数ｍが所定回数となった場合には、ステップＳ１１において変数ｍをリセットする。そして、ステップＳ１２において現在の同期モータ１が状態Ｂであることを記憶し、ステップＳ２０に移る。ステップＳ２０では、次回の位相差情報の平均化のため変数ｎをリセットする。
【０１０８】
現在、同期モータ１が状態Ｂであると判断された場合、ステップＳ８〜Ｓ１３に代わり、ステップＳ１４〜Ｓ１９の処理を行なう。より具体的には、ステップＳ１４では、平均化された位相差情報に対して、各々の位相差情報のばらつきがある範囲より小さいか否かを判断する。ばらつきが小さい（すなわち、位相差が安定している）場合には、ステップＳ１５で変数ｍを更新する。ばらつきが大きい場合には、ステップＳ１９で変数ｍを０にリセットし、ステップＳ２０に移る。
【０１０９】
ステップＳ１５において変数ｍを更新した後、ステップＳ１６では、変数ｍが所定回数となったか否かを判断する。すなわち、ばらつきが小さい状態が所定回数連続したか否かを変数ｍの値で判断する。これにより、位相差の安定状態が確実に検出されることになる。
【０１１０】
変数ｍが所定回数以上となった場合には、ステップＳ１７において変数ｍをリセットする。そして、同期モータ１が安定に回転している状態Ｃになったと判断して、ステップＳ１８では、回転数固定指令を解除し、スイッチ１７を通常側に設定して起動処理を完了する。
【０１１１】
上述したようにステップＳ２０では、変数ｎをリセットし、続くステップＳ２１では、デューティ基準値に所定の加算値を加算してＰＷＭを出力し、モータ駆動電圧を徐々に上げていく処理を行なう。さらに、デューティ基準値がリミット値より大きくなれば起動中止指令、再起動指令またはデューティ基準値の加算禁止を行なう。これは、デューティ基準値が大きくなることによりインバータや同期モータ１に過電流が流れ、これらを破損してしまうことを防止するためである。
【０１１２】
なお、ステップＳ２１における処理は、デューティ基準値を固定するときには行なわない。以上のステップＳ２からＳ２１までのループ処理を、起動が完了するまで繰返す。
【０１１３】
なお、位相差情報のばらつきを検出するための基準値の設定方法の一例としては、同期モータ１が振動または脱調せずに安定回転しているときのばらつきを検出して、これに基づき決定する。ただし、通常運転に切換えたときに同期モータ１が停止してしまうことのないような値とする。
【０１１４】
このように本発明の実施の形態に係るモータ起動制御装置は、安定回転時には位相差情報のばらつきが少ないことを利用することにより、確実に安定起動完了を検出することが可能となる。また、同期モータ１の状態を逐次検出しているため、起動失敗が発生せず安定な起動が実現される。
【０１１５】
また、起動初期に同期モータ１に印加するモータ駆動電圧（ＰＷＭデューティ）は、同期モータ１が急速に安定回転しないような低い電圧値（デューティ）に設定し、その後に当該電圧を徐々に上げていく。さらに、同期モータ１の振動または脱調（状態Ｂ）を位相差のばらつきが大きいことで検出し、その後同期モータ１の安定回転（状態Ｃ）を位相差のばらつきが小さいことで検出するため、同期モータ１が全く回転しないときの位相差安定状態（状態Ａ）と状態Ｃとが確実に区別されることになる。
【０１１６】
これにより、同期モータ１に位置検出器を付加しなくとも、失敗のない安定で確実な起動を判断し、実行できることになる。また、逆起電圧の検出も行なわなくてよいため、１２０°矩形波通電などの通電休止期間を含んだ通電波形にする必要もなく、回転数の小さい起動時などの低速時に大きく発生してしまうトルク変動を抑えることができる。また、１８０°正弦波通電などの駆動波形にすることで滑らかな回転が実現され、通電休止期間を含まないためにモータ磁石磁束の有効利用ができるため、高効率なモータ駆動が実現される。
【０１１７】
なお、図９に示されるように通電周波数を変更していく場合であっても、初期値を状態Ｃに入らない値に設定し、図１０に示す処理と同様の手順で変化させながら、起動完了を判断することで安定確実な起動検出が実現される。
【０１１８】
なお、図８では、デューティ基準値（モータ駆動電圧）をリニアに上げていく場合を示しているが、たとえば、位相差のばらつきを確認している間はデューティ基準値を一定とし、確認後にこの値を上げるようにすることも可能である。この場合、図１０に示すステップＳ２１の処理をステップＳ２０の直前に行なう。このようにデューティ基準値を段階的に上げると、位相差のばらつきを確認している最中にデューティ基準値が変化することによる位相差の変化に対しても対応することが可能となる。
【０１１９】
次に、安定で高速な起動完了を行なうためのデューティ基準値の設定の一例について図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の実施の形態におけるデューティ基準値の変更方法の一例を説明するためのタイミングチャートである。図１１に示す状態Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれは、図５〜図７の状態Ａ、Ｂ、Ｃに対応している。
【０１２０】
本発明の実施の形態においては、図１１に示されるように同期モータの状態Ａ、Ｂ、Ｃ、または位相差のばらつきの大小によってデューティ基準値の加算値を変更する。
【０１２１】
同期モータ１が状態Ａ（起動直後の位相差の小さい状態）では、安定回転を示す状態Ｃまでデューティ基準値を大きく変更する必要がある。したがって加算値を大きくとる。
【０１２２】
同期モータ１が状態Ｂ（位相差が大きく同期モータ１が振動または脱調している状態）では、位相差のばらつきの大小によって加算値を設定する。すなわち、位相差のばらつきが非常に大きい状態では、振動または脱調が多く起こっている状態Ｂへの移行直後であることが多いため、このときには加算値を大きく設定する。状態Ｂではあるが位相差のばらつきが小さいときには、振動または脱調が少なくなり状態Ｃへ移行する直前であることが多い。したがってこの際には加算値を小さく設定する。すなわち、状態Ｂでは、加算値を位相差のばらつき量に従って設定する。
【０１２３】
このように、位相差情報のばらつきまたは同期モータの状態に応じて、デューティ基準値（または通電周波数）を変えることで、安定回転状態である状態Ｃに素早く移行し、起動完了までの時間を短縮することができる。さらに、状態Ｂにおける振動は、モータ軸受や同期モータに接続されている装置にとっては好ましくない。しかしながら、上記のように位相差のばらつきによって変化量を設定することで、振動または脱調の多い状態Ｂを素早く通過させることができ、モータの長寿命化、周辺装置の高信頼性が実現できる。
【０１２４】
なお、回転周波数およびデューティ基準値を同期モータ１が安定状態Ｃになる値に設定した場合、起動直後は通電位置が不定であるため同期モータ１が振動する。図１０に示す処理においては、これを状態Ｂと判断する。しかしながら、その後通電位置が安定して安定回転を始めるため、この安定回転状態を検出することにより確実に安定起動完了を検出することが可能となる。
【０１２５】
なお、位相差情報の検出は、モータ駆動電圧の基準位相に対するモータ電流信号の位相をゼロクロスエッジ等を検出することで求められるが、図１２〜図１３に示す検出手法を用いるとさらに正確な検出が実現できる。なお、実際のモータ駆動電圧波形はＰＷＭ型であり、また位相差検出部８にはモータ駆動電圧の位相情報が入力されるが、図１２〜図１３においては以下の説明のためモータ駆動電圧を用いて説明する。
【０１２６】
位相差検出手法の一例として、図１２に示されるように、モータ駆動電圧波形の所定位相期間θ０（図１２における０〜１８０°）でのモータ電流信号ｂを積算して、面積Ｉｓ０を検出し、当該面積Ｉｓ０を位相差情報として使用する。
【０１２７】
面積Ｉｓ０を求める方法としては、図１２に示されるように位相期間θ０において、所定回数（図１２では、ｓ０〜ｓ９の合計１０回）のＡ／Ｄサンプリングを行ない、その結果を加算（Ｉｓ０＝Σ（Ｉ０：Ｉ９））する方法が簡単である。モータ駆動電圧は徐々に上昇するため、位相差平均に対する上昇は微小である。このため、面積Ｉｓ０を算出することにより、位相差情報とすることができる。
【０１２８】
すなわち、面積Ｉｓ０の変化は、位相差のずれを表わしている。したがって面積Ｉｓ０がばらついているか否かを検出することで、上述した起動判断を行なう。この手法は、単にサンプリングされたモータ電流信号ｂを積算するだけなので、簡単な回路構成または処理で実現される。
【０１２９】
位相差検出手法の他の一例として、図１３に示されるように、Ａ／Ｄサンプリングをモータ駆動電圧波形の２ヵ所の所定位相期間θ０、θ１（図１３における０〜９０°と９０〜１８０°）で行ない、モータ電流信号ｂの面積Ｉｓ０、Ｉｓ１を検出（Ｉｓ０＝Σ（Ｉ０：Ｉ４）、Ｉｓ１＝Σ（Ｉ５：１９））する。そして、各位相期間θ０、θ１における面積値Ｉｓ０、Ｉｓ１の比（Ｉｓ０／Ｉｓ１）を算出し、この比を位相差情報として使用する。
【０１３０】
面積比を用いることにより、正確に位相差情報を検出することができる。このため、精度の高い位相差情報の検出が可能となる。本位相差情報のばらつきを判断することで、起動安定を判断する。
【０１３１】
なお、図１２〜図１３に示されるように、モータ電流信号ｂの電流サンプリング間隔を、一定間隔ｚとすることで、取込間隔の設定が容易に行なえる。
【０１３２】
このように、本発明の実施の形態によるモータ起動制御装置によれば、モータ電流信号の面積から位相差情報を得ているため、ゼロクロス検出などのエッジ検出方法に比べてノイズやモータ電流信号の振れ等に強く、正確で精度のよい位相差情報を検出することが可能となる。したがって、起動の安定性をさらに高めることになる。
【０１３３】
なお、通常運転時においては、これらによって求められた位相差情報を、図１の構成において位相差制御によってモータを駆動する際に使用することで、当該位相差情報を目標位相差情報に近づけるフィードバック制御を行なうことができる。この結果、起動から通常運転への移行がよりスムーズに行なえる。すなわち、起動と通常運転とで同じ位相差情報を使用し、起動時には位相差のばらつきをチェックする処理を行ない、通常運転時には位相差を所望の値に制御する処理を行なえばよいのである。
【０１３４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るモータ起動制御装置によれば、モータ駆動電圧とモータ電流との位相差に応じてモータの回転状態を検出し、モータの起動完了を判断する。したがって、モータ位置検出器を設けないセンサレス方式で確実に起動の完了を判断することができ、失敗のない安定起動が実現される。また、センサレス方式を採用するため、位置検出器が不要となりコストダウンが実現される。さらに、１２０°矩形波通電などのようにモータ駆動波形に通電休止期間を設けて逆起電圧を検出する必要がなく、１８０°正弦波通電などが可能となるため、トルク変動、騒音、振動等が減少でき、なめらかな起動が実現される。また、磁石磁束を有効に使うことが可能となるため、高効率化も実現される。
【０１３６】
また、本発明に係るモータ起動制御装置によれば、モータの安定回転状態をより確実に検出できるため、モータの起動失敗を回避でき、起動判断の確実性がさらに増す。すなわち高信頼性が実現できる。
【０１３７】
さらに、本発明に係るモータ起動制御装置によれば、ＰＷＭデューティの値に制限を設けるため、これが大きくなりすぎてインバータやモータに過電流が流れこれらを破損してしまうことを防止することができる。したがって、装置の信頼性が高まる。
【０１３８】
また、本発明に係るモータ起動制御装置によれば、モータ電流の面積に応じて位相差情報を検出しているため、ゼロクロス検出などのエッジ検出による方法に比べ耐ノイズ性に優れ、モータ電流の揺れに影響されず位相差情報を確実に検出することが可能となる。したがって、誤動作を回避し安定起動が実現される。
【０１３９】
また、本発明に係るモータ起動制御装置によれば、上述した効果に加えて、通常運転時の位相差制御によるモータ駆動を、位相差情報の検出方法を変更することなく実現できるため、従来行なわれていた起動時の同期運転から通常時の逆起運転といった運転方法の切換が必要なくなる。したがって起動から通常運転へのスムーズな移行が実現でき、トルク変動、騒音、振動を減少するとともに切換不良によるモータ停止を回避することかできる。また、位相差情報検出方法を切換える必要がないため、制御系の負担が軽減でき、低コスト化が実現される。
【０１４０】
また、本発明に係るモータ起動制御装置によれば、モータ電流の面積の検出が容易に行なえるため、制御系の構成が簡素化でき低コスト化が実現される。
【０１４１】
また、本発明に係るモータ起動制御装置によれば、起動の完了までの時間を短縮することができるため、モータの急速な立上げが実現でき、制御性能の向上が図れる。さらに振動または脱調状態を素早く通過して安定回転状態に移行することができるため、モータ軸受やモータ装置自体の長寿命化が実現され高信頼性が実現できる。
【０１４２】
さらに、本発明に係るモータ起動制御装置によれば、起動時においては位相差によるモータ駆動を、通常運転時には、逆起電圧に基づきモータ駆動を行なえるため、確実な起動が実現されるとともに、通常運転時には逆起電圧による通電切換により簡単な構成で制御系を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるモータ起動制御装置の構成の一例を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態によるモータ起動制御装置の構成の一例を説明するための図である。
【図３】１８０度正弦波通電における各相の駆動電圧波形を示す図である。
【図４】１２０度矩形波通電における各相の駆動電圧波形を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態によるモータ駆動電圧波形とモータ電流信号波形との関係を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施の形態によるモータ駆動電圧波形とモータ電流信号波形との関係を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施の形態によるモータ駆動電圧波形とモータ電流信号波形との関係を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の実施の形態による、モータ駆動電圧または通電周波数を変更したときの同期モータ１の状態を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態による、モータ駆動電圧または通電周波数を変更したときの同期モータ１の状態を説明するための図である。
【図１０】デューティ基準値を変化させながら安定起動を検出する際の起動制御部１６の処理を示すフローチャートである。
【図１１】安定で高速な起動完了を行なうためのデューティ基準値の設定の一例について説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態による位相差情報の検出の一例について説明するための図である。
【図１３】本発明の実施の形態による位相差情報の検出の一例について説明するための図である。
【符号の説明】
１  同期モータ、２  インバータ部、３  ＡＤ／ＤＣコンバータ回路、４  ＡＣ電源、５  電流センサ、６  モータ電流検出アンプ、７  制御部、８  位相差検出部、９  目標位相差情報格納部、１０  加算器、１１  ＰＩ演算部、１２  回転数設定部、１３  正弦波データテーブル、１４  正弦波データ作成部、１５ＰＷＭ作成／各相分配部、１６  起動制御部、１７，１７ａ，１７ｂ  スイッチ、１８  位置検出部、１９  目標速度情報格納部。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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