(57)【要約】【課題】電動機の負荷要素に依存せず常に最適な速度制御系を構築し、安定した電動機の駆動を実現する。【解決手段】電動機駆動装置３は、電動機４の固定子巻線に流れる電流を検出する電流検出部９と、電動機４の回転速度の変化率を検出する回転速度変化率検出部１７と、検出された回転速度の変化率に基づいて予め設定された速度制御ゲインを補正する速度制御ゲイン補正部１６と、補正された速度制御ゲインを用いて目標速度ω＊と電動機４の回転速度ω１との速度誤差から電流指令値Ｉ＊を作成する速度制御部１１と、電流指令値Ｉ＊と検出された電流値との電流誤差から電圧指令値Ｖ＊を作成する電流制御部１２とを備え、この速度制御ゲイン補正部１６により、負荷要素に依存せず常に最適な速度制御系を構築でき、安定した電動機の駆動を実現できる。【選択図】図１
2006158036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧側に配置された上アームスイッチング素子と低圧側に配置された下アームスイッチング素子からなるスイッチング素子対を複数有し、各スイッチング素子の動作により直流電圧を所望の周波数、電圧の交流電圧に変換し、複数相の電動機にその駆動電圧として供給するインバータと、外部から与えられる前記電動機の目標速度と前記電動機の回転速度との速度誤差から前記電動機の電流指令値を作成する速度制御手段と、前記電動機の固定子巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流指令値と前記電流検出手段により検出された電流検出値との電流誤差から前記電動機の電圧指令値を作成する電流制御手段と、前記電圧指令値に基づいて、前記インバータの各スイッチング素子の動作を制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記電動機の回転速度の変化率を検出する回転速度変化率検出手段と、前記回転速度変化率検出手段の出力値に基づいて、前記速度制御手段における速度制御ゲインを補正する速度制御ゲイン補正手段とを備えることを特徴とする電動機駆動装置。
【請求項２】
速度制御ゲイン補正手段は、前記回転速度変化率検出手段の出力値に比例して前記速度制御ゲインが小さくなるように補正することを特徴とする、請求項１に記載の電動機駆動装置。
【請求項３】
速度制御ゲインの補正値は、少なくとも予め設定された上限値もしくは下限値を有することを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の電動機駆動装置。
【請求項４】
回転速度変化率検出手段の出力値が、予め設定された基準値よりも小さい場合にのみ前記速度制御ゲインを補正し、前記基準値以上の場合には前記速度制御ゲインの補正をしないことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の電動機駆動装置。
【請求項５】
速度制御ゲインの補正のありなしの切り替え時に値が連続となるように補正の切り替えを行うことを特徴とする、請求項４に記載の電動機駆動装置。
【請求項６】
速度制御ゲインの補正は、予め設定された所定時間毎に行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電動機駆動装置。
【請求項７】
所定時間は、前記電動機の負荷要素によって決まる機械系の応答遅れ時間よりも小さく設定することを特徴とする、請求項６に記載の電動機駆動装置。
【請求項８】
回転速度変化率検出手段の出力値は、前記電動機の回転速度を時間微分して得られる回転加速度であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電動機駆動装置。
【請求項９】
回転速度変化率検出手段の出力値は、前記所定時間毎の回転速度の前歴値と現在値との偏差であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の電動機駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスＤＣモータなどの電動機を任意の回転数で駆動する電動機駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気調和機における圧縮機などの電動機を駆動する装置においては、地球環境保護の観点から消費電力を低減する必要性が大きくなっている。その中で、省電力の技術の一つとして、ブラシレスＤＣモータのような効率の高い電動機を任意の周波数で駆動するインバータなどが広く一般に使用されている。さらに、駆動する技術としては、矩形波状の電流により駆動を行う矩形波駆動に対して、より効率が高く、騒音も低くすることが可能な正弦波駆動技術が注目されている。
【０００３】
空気調和機における圧縮機のような電動機を駆動する場合、電動機の回転子の位置を検出するセンサを取りつけることが困難であるため、回転子の位置を何らかの方法で推定しながら駆動を行う位置センサレス正弦波駆動の技術が考案されている。回転子の位置を推定する方法としては、電動機の固定子巻線に生ずる誘起電圧を推定することにより行う方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図６に特許文献１の電動機駆動装置のシステム構成を示す。電動機駆動装置３は、複数のスイッチング素子５ａ〜５ｆと対をなす還流ダイオード６ａ〜６ｂからなるインバータ５と、速度制御部１１と、電流制御部１２と、ＰＷＭ信号生成部１３、誘起電圧推定部１４と、回転子位置速度推定部１５とを備える。
【０００５】
交流電源１からの入力電圧は整流回路２で直流に整流され、その直流電圧は交流直流変換部５により３相の交流電圧に変換され、それによりブラシレスＤＣモータである電動機４が駆動される。
【０００６】
電動機駆動装置３では、外部より与えられる目標速度を実現するべく、速度制御部１１は目標速度ω＊と現在の速度ω１（回転子磁極位置速度推定手段１５により推定された推定速度の現在値）との速度誤差Δωがゼロとなるように比例積分制御（以下、ＰＩ制御という）により電流指令値Ｉ＊を演算する。
【０００７】
電流制御部１２は速度制御部１１により演算された電流指令値Ｉ＊に基づいて作成される固定子巻線の相電流指令値と、電流検出器７ａ、７ｂおよび電流検出部９から得られる電流検出値との電流誤差がゼロとなるようにＰＩ制御により電圧指令値Ｖ＊を演算する。
【０００８】
誘起電圧推定部１４は電流検出器７ａ、７ｂおよび電流検出部９により検出された電動機４の電流検出値と、電圧指令値ｖ＊と、分圧抵抗８ａ、８ｂおよび直流電圧検出部１０により検出されたインバータ５の直流電圧の情報とに基づいて、電動機４の固定子巻線の各相に生じた誘起電圧を推定する。
【０００９】
回転子位置速度推定手段１５は、誘起電圧推定部１４により推定された誘起電圧を用いて電動機４における回転子の磁極位置および速度を推定する。この推定された回転子磁極位置の情報に基づいて、電流制御部１２では、インバータ５が電圧指令値Ｖ＊を出力するために、スイッチング素子５ａ〜５ｆを駆動するための信号が生成され、その駆動信号はＰＷＭ信号生成部１３により、スイッチング素子５ａ〜５ｆを電気的に駆動するためのドライブ信号に変換される。ドライブ信号により各スイッチング素子５ａ〜５ｆが動作する。
【００１０】
以上の構成によって、位置センサレス正弦波駆動を行っている。
【特許文献１】特許第３４１９７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記従来の構成では、予め設定した速度制御部１１のＰＩ制御ゲインを電動機の回転速度の変化率に応じて補正する手段を備えておらず、速度制御部１１のＰＩ制御ゲインは電動機４の負荷要素の慣性モーメントなどから決定するものであり、電動機４の負荷要素が変化すると回転速度の応答性が変わることになり、予め設定したＰＩ制御ゲインでは満足ゆく制御仕様が得られないだけでなく、ＰＩ制御ゲインの最適な調整を行うための設計工数が増えるという課題を有していた。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電動機の負荷要素に依存せず常に最適な速度制御系を構築し、安定した電動機の駆動を実現するための電動機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】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電動機駆動装置は高圧側に配置された上アームスイッチング素子と低圧側に配置された下アームスイッチング素子からなるスイッチング素子対を複数有し、各スイッチング素子の動作により直流電圧を所望の周波数、電圧の交流電圧に変換し、複数相の電動機にその駆動電圧として供給するインバータと、外部から与えられる電動機の目標速度と電動機の回転速度との速度誤差から電動機の電流指令値を作成する速度制御手段と、電動機の固定子巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流指令値と電流検出手段により検出された電流検出値との電流誤差から電動機の電圧指令値を作成する電流制御手段と、電圧指令値に基づいて、インバータの各スイッチング素子の動作を制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、電動機の回転速度の変化率を検出する回転速度変化率検出手段と、回転速度変化率検出手段の出力値に基づいて、速度制御手段における速度制御ゲインを補正する速度制御ゲイン補正手段とを備えるものである。
【００１４】
この速度制御ゲイン補正手段によって、予め設定された速度制御ゲインを電動機の回転速度変化率に応じて補正する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電動機駆動装置は、予め設定された速度制御ゲインを電動機の回転速度の変化率に応じて補正することで、電動機の負荷要素に依存せず常に最適な速度制御系を構築でき、安定した電動機の駆動を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
第１の発明は、高圧側に配置された上アームスイッチング素子と低圧側に配置された下アームスイッチング素子からなるスイッチング素子対を複数有し、各スイッチング素子の動作により直流電圧を所望の周波数、電圧の交流電圧に変換し、複数相の電動機にその駆動電圧として供給するインバータと、外部から与えられる電動機の目標速度と電動機の回転速度との速度誤差から電動機の電流指令値を作成する速度制御手段と、電動機の固定子巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流指令値と電流検出手段により検出された電流検出値との電流誤差から電動機の電圧指令値を作成する電流制御手段と、電圧指令値に基づいて、インバータの各スイッチング素子の動作を制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、電動機の回転速度の変化率を検出する回転速度変化率検出手段と、回転速度変化率検出手段の出力値に基づいて、速度制御手段における速度制御ゲインを補正する速度制御ゲイン補正手段とを備えることにより、予め設定された速度制御ゲインを電動機の回転速度の変化率に応じて補正することで、電動機の負荷要素に依存せず常に最適な速度制御系を構築でき、安定した電動機の駆動を実現できる。
【００１７】
さらに、回転速度変化率検出手段の出力値に比例して速度制御ゲインが小さくなるように補正することで、簡単な演算により速度制御ゲインの補正を実現し、マイコンなどの演算時間やメモリの増加を必要最小限に抑えることができる。
【００１８】
第２の発明は、特に、第１の発明の電動機駆動装置は、速度制御ゲインの補正値は、少なくとも予め設定された上限値もしくは下限値を有することにより、速度制御ゲインの過度な補正を防止することができ、ハンチングや乱調などの電動機の不安定動作を回避できる。
【００１９】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の電動機駆動装置は、回転速度変化率検出手段の出力値が、予め設定された基準値よりも小さい場合にのみ速度制御ゲインを補正し、基準値以上の場合には速度制御ゲインの補正をしないことにより、速度制御ゲインの補正の効果が大きい場合（予め設定された基準値よりも小さい場合）のみ速度制御ゲインを補正することで、マイコンなどの演算手段における演算量やメモリの低減が図れ、演算手段のコスト低減を実現できる。
【００２０】
第４の発明は、特に第３の発明の電動機駆動装置は、速度制御ゲインの補正のありなしの切り替え時に値が連続となるように補正の切り替えを行うことにより、速度制御ゲインの補正ありなしの切り替えに伴う制御安定性と信頼性の向上が図れ、ハンチングや乱調などの電動機の不安定動作を防止できる。
【００２１】
第５の発明は、特に第１〜第４の発明の電動機駆動装置は、速度制御ゲインの補正は、予め設定された所定時間（特に、電動機の負荷要素によって決まる機械系の応答遅れ時間よりも小さく設定された所定時間）毎に行うことにより、マイコンなどの演算手段における演算量やメモリの低減が図れ、演算手段のコスト低減を実現できる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電動機駆動装置のシステム構成図を示すものである。
【００２４】
図１において、電動機駆動装置３は、複数のスイッチング素子５ａ〜５ｆと対をなす還流ダイオード６ａ〜６ｂからなるインバータ５と、電圧検出部１０と、速度制御部１１と、電流制御部１２と、ＰＷＭ信号生成部１３と、誘起電圧推定部１４と、回転子位置速度推定部１５と、速度制御ゲイン補正部１６と、回転速度変化率検出部１７とを備える。
【００２５】
交流電源１からの入力電圧は整流回路２で直流に整流され、その直流電圧は交流直流変換部５により３相の交流電圧に変換され、それによりブラシレスＤＣモータである電動機４が駆動される。
【００２６】
電動機駆動装置３では、まず速度制御ゲイン補正部１６において、回転速度変化率検出部１７により検出された電動機４の回転速度変化率に基づいて、予め設定された速度制御部１１の速度制御ゲイン（ＰＩ制御ゲイン）を補正する。
【００２７】
速度制御部１１は、外部より与えられる目標速度を実現するべく、目標速度ω＊と現在の速度ω１（回転子磁極位置速度推定手段１５により推定された推定速度の現在値）との速度誤差Δωがゼロとなるように、速度制御ゲイン補正部１６により補正された速度制御ゲインを用いてＰＩ制御により電流指令値Ｉ＊を演算する。
【００２８】
電流制御部１２は、速度制御部１１により演算された電流指令値Ｉ＊に基づいて作成される固定子巻線の相電流指令値と、電流検出器７ａ、７ｂおよび電流検出部９から得られる電流検出値との電流誤差がゼロとなるようにＰＩ制御により電圧指令値Ｖ＊を演算する。
【００２９】
誘起電圧推定部１４は、電流検出器７ａ、７ｂおよび電流検出部９により検出された電動機４の電流検出値と、電圧指令値Ｖ＊と、分圧抵抗８ａ、８ｂおよび直流電圧検出部１０により検出されたインバータ５の直流電圧の情報とに基づいて、電動機４の固定子巻線の各相に生じた誘起電圧を推定する。
【００３０】
回転子位置速度推定手段１５は、誘起電圧推定部１４により推定された誘起電圧を用いて電動機４における回転子の磁極位置および速度を推定する。
【００３１】
この推定された回転子磁極位置の情報に基づいて、電流制御部１２では、インバータ５が電圧指令値Ｖ＊を出力するために、スイッチング素子５ａ〜５ｆを駆動するための信号が生成され、その駆動信号はＰＷＭ信号生成部１３により、スイッチング素子５ａ〜５ｆを電気的に駆動するためのドライブ信号に変換される。ドライブ信号により各スイッチング素子５ａ〜５ｆが動作する。
【００３２】
なお、図１では電動機４の相電流を検出する２つの電流検出器７ａ、７ｂを備え、回転子の位置速度の推定に使用しているが、インバータ５の入力側の直流電流（インバータ５の母線電流）から電動機４の相電流を検出するなどの手段を用いても良いことは言うまでもない。
【００３３】
まず始めに、速度制御ゲインを補正する必要性について説明する。
【００３４】
図２は後程説明する速度制御部１１の簡易的なブロック図を示した図であり、電動機の回転速度の応答性については、制御側のＰＩ補償部の応答と負荷側の慣性モーメントによる機械応答によって決まる。
【００３５】
ここで、速度制御部の制御ゲイン（Ｋｐ，Ｋｉ）の最適値（Ｋｐｏ，Ｋｉｏ）は、速度制御ループの応答性、安定性から慣性モーメントＪと電動機のトルク定数Ｋｔを用いて理論的に以下の式で表される。
【００３６】
【数１】
2006158036.tif 000003
【００３７】
【数２】
2006158036.tif 000004
【００３８】
ここで、ωｃは速度制御の固有角周波数、ζは減衰係数である。
【００３９】
即ち、速度制御ゲイン（Ｋｐ，Ｋｉ）は、固有角周波数ωｃ、減衰係数ζ、トルク定数Ｋｔを一定値とすると慣性モーメントＪに比例の関係にある。
【００４０】
しかしながら、特定の負荷要素の慣性モーメントＪ０に合わせて決定した速度制御ゲイン（Ｋｐ，Ｋｉ）を固定して慣性モーメントＪを変化させた場合には、図３に示す電動機の負荷要素と回転速度変化率の関係のように電動機の回転速度の応答性が変わり（回転速度変化率がδ０から変化）、特に慣性モーメントＪが大きい場合には、電動機の回転速度の応答性が悪化して満足のゆく制御仕様を得ることができなくなるため、負荷要素の慣性モーメントＪに応じて速度制御ゲインを補正する必要がある。
【００４１】
具体的には、速度制御ゲイン補正手段１６では、後程説明する回転速度変化率検出手段１７の出力値である回転速度変化率δに基づいて、予め設定された速度制御ゲイン（ＫＰＷ，ＫＩＷ）を式（３）、式（４）で表される演算により補正する。
【００４２】
【数３】
2006158036.tif 000005
【００４３】
【数４】
2006158036.tif 000006
【００４４】
ここで、図４は本発明にかかる補正係数Ｋｓの第１の実施形態における動作説明図で、予め設定された上限値Ｋｓ１および下限値Ｋｓ２を備え、式（５）のように表される。
【００４５】
【数５】
2006158036.tif 000007
【００４６】
なお、補正係数Ｋｓは、必ずしも図４のように上限値Ｋｓ１および下限値Ｋｓ２の両方を備える必要はなく、電動機駆動装置の使用環境や電動機の運転状況に応じてどちらか一方のみ備えても良い。
【００４７】
このように、本実施形態による補正係数は少なくとも予め設定された上限値もしくは下限値を備えているため、速度制御ゲインの過度な補正を防止することができ、ハンチングや乱調などの電動機の不安定動作を回避できる。
【００４８】
（実施の形態２）
また、本発明にかかる補正係数Ｋｓの第２の実施の形態における動作説明図を図５に示す。
【００４９】
ここで、図４の補正係数Ｋｓに対して回転速度変化率δが予め設定された基準値δ０よりも小さい場合にのみ速度制御ゲインを補正し、基準値δ０以上の場合には速度制御ゲインの補正をせず初期値Ｋｓ０を維持するものである。
【００５０】
なお、図５では速度制御ゲインの補正のありなしの切り替え時に値が連続となるように補正の切り替えを行っている。
【００５１】
具体的には、補正係数Ｋｓは補正係数の初期値Ｋｓ０と上限値Ｋｓ１を用いて式（６）で導出することができる。
【００５２】
【数６】
2006158036.tif 000008
【００５３】
即ち、図３において慣性モーメントＪが慣性モーメントＪ０よりも大きい場合のみ速度制御ゲインの補正を行うものである。
【００５４】
例えば、空気調和機などの圧縮機内部にある電動機の電動機駆動装置として適用する場合には、出力範囲が狭く慣性モーメントＪが比較的小さい圧縮機に基づいて速度制御ゲインを予め設定しておき、出力範囲が広く慣性モーメントＪが大きな圧縮機を駆動させる場合には、式（６）により自動的に速度制御ゲインが補正される。
【００５５】
以上により、速度制御ゲインの補正の効果が大きい場合（予め設定された基準値よりも小さい場合）のみ速度制御ゲインを補正することで、マイコンなどの演算手段における演算量やメモリの低減が図れ、演算手段のコスト低減を実現できる。
【００５６】
さらに、速度制御ゲインの補正のありなしの切り替え時に値が連続となるように補正の切り替えを行なうことで、速度制御ゲインの補正ありなしの切り替えに伴う制御安定性と信頼性の向上が図れ、ハンチングや乱調などの電動機の不安定動作を防止できる。
【００５７】
また、本発明にかかる速度制御ゲイン補正手段１６は、予め設定された所定時間ΔＴ毎に速度制御ゲインの補正を行うものであり、具体的には電動機の負荷要素の慣性モーメントによって決まる機械系の応答遅れ時間よりも小さくなるように所定時間を設定して速度制御ゲインの補正の効果を損なわないようにしている。
【００５８】
以上により、マイコンなどの演算手段における演算量やメモリの低減が図れ、演算手段のコスト低減を実現できる。
【００５９】
次に、回転速度変化率検出手段１７では、電動機４の回転速度ω１（回転子磁極位置速度推定手段１５により推定された推定速度の現在値）を式（７）のように時間微分して得られる回転加速度を回転速度変化率δとしている。
【００６０】
【数７】
2006158036.tif 000009
【００６１】
また、マイコンなどの演算手段における演算量やメモリの低減を図るため、式（８）のように所定時間ΔＴ毎の回転速度ω１の前歴値ω１［ｎ−１］と現在値ω１［ｎ］との偏差を回転速度変化率δとしても良い。
【００６２】
【数８】
2006158036.tif 000010
【００６３】
次に速度制御部１１では、外部から与えられる目標速度ω＊と推定速度ω１との速度誤差Δω（＝ω＊−ω１／ｎｐ）がゼロとなるように、速度制御ゲイン補正値（ＫＰＷ’，ＫＩＷ’）を用いて式（９）で表されるＰＩ制御により電流指令値Ｉ＊を演算する。
【００６４】
【数９】
2006158036.tif 000011
【００６５】
ただし、目標速度ω＊は機械角速度、推定速度ω１は電気角速度であるため、ω１を機械角速度とするために電動機４の極対数ｎｐ（極数の１／２）で除算している。
【００６６】
次に、電流制御部１２は、速度制御部１１により演算された電流指令値Ｉ＊と電流指令位相βＴとを用いて式（１０）、式（１１）の演算によりｄｑ軸電流指令値（ｉｄ＊、ｉｑ＊）を求める。
【００６７】
【数１０】
2006158036.tif 000012
【００６８】
【数１１】
2006158036.tif 000013
【００６９】
また、固定子巻線の相電流指令値（ｉｕ＊、ｉｖ＊、ｉｗ＊）は、ｄｑ軸電流指令値（ｉｄ＊、ｉｑ＊）と現在の位置θ１（回転子磁極位置速度推定手段１５により推定された推定位置の現在値）を用いて式（１２）〜式（１４）の演算により２相−３相変換を行うことで求める。
【００７０】
ただし、推定位置θ１は電気角度である。
【００７１】
なお、２相−３相変換については公知のため、その説明は省略する。
【００７２】
【数１２】
2006158036.tif 000014
【００７３】
【数１３】
2006158036.tif 000015
【００７４】
【数１４】
2006158036.tif 000016
【００７５】
そこで、相電流指令値（ｉｕ＊、ｉｖ＊、ｉｗ＊）と電流検出器７ａ、７ｂおよび電流検出部９から得られる相電流検出値（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）との電流誤差がゼロとなるように、電流制御ゲイン（ＫＰＫｎ、ＫＩＫｎ、ｎ＝１、２、３（３相分））を用いて式（１５）〜式（１７）で表されるＰＩ制御により電圧指令値（ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊）を演算する。
【００７６】
【数１５】
2006158036.tif 000017
【００７７】
【数１６】
2006158036.tif 000018
【００７８】
【数１７】
2006158036.tif 000019
【００７９】
なお、相電流検出値（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）を３相−２相変換してｄｑ軸電流検出値（ｉｄ、ｉｑ）を求め、ｄｑ軸電流指令値（ｉｄ＊、ｉｑ＊）とｄｑ軸電流検出値（ｉｄ、ｉｑ）との電流誤差がゼロとなるようにＰＩ制御によりｄｑ軸電圧指令値（ｖｄ＊、ｖｑ＊）を求めてから、ｄｑ軸電圧指令値（ｖｄ＊、ｖｑ＊）を２相−３相変換して相電圧指令値（ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊）を求めても良い。
【００８０】
なお、３相−２相変換についても２相−３相変換と同様に公知のため、その説明は省略する。
【００８１】
具体的には、ｄｑ軸電流指令値（ｉｄ、ｉｑ）は式（１８）、式（１９）の演算により求められる。
【００８２】
【数１８】
2006158036.tif 000020
【００８３】
【数１９】
2006158036.tif 000021
【００８４】
また、ｄｑ軸電圧指令値（ｖｄ＊、ｖｑ＊）は式（２０）、式（２１）の演算により求められる。
【００８５】
【数２０】
2006158036.tif 000022
【００８６】
【数２１】
2006158036.tif 000023
【００８７】
そこで、ｄｑ軸電圧指令値（ｖｄ＊、ｖｑ＊）を２相−３相変換することで相電圧指令値（ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊）は式（２２）〜式（２４）の演算により求められる。
【００８８】
【数２２】
2006158036.tif 000024
【００８９】
【数２３】
2006158036.tif 000025
【００９０】
【数２４】
2006158036.tif 000026
【００９１】
ここで、インバータ５が上述のように求められた相電圧指令値（ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊）を出力するために、スイッチング素子５ａ〜５ｆを駆動するための信号が生成される。
【００９２】
次に、本実施形態における電動機の誘起電圧の推定方法について説明する。
【００９３】
各相の巻線に誘起される誘起電圧値（ｅｕ、ｅｖ、ｅｗ）は、相電流検出値（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）と、相電圧指令値（ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊）を用いて式（２５）〜式（２７）の演算により求められる。
【００９４】
【数２５】
2006158036.tif 000027
【００９５】
【数２６】
2006158036.tif 000028
【００９６】
【数２７】
2006158036.tif 000029
【００９７】
ここで、Ｒは電動機４の巻線一相あたりの抵抗、Ｌはそのインダクタンスである。また、ｄ（ｉｕ）／ｄｔ、ｄ（ｉｖ）／ｄｔ、ｄ（ｉｗ）／ｄｔはそれぞれｉｕ、ｉｖ、ｉｗの時間微分である。
【００９８】
また、式（２５）〜式（２７）を展開すると次式を得る。
【００９９】
【数２８】
2006158036.tif 000030
【０１００】
【数２９】
2006158036.tif 000031
【０１０１】
【数３０】
2006158036.tif 000032
【０１０２】
ここで、Ｒは巻線一相あたりの抵抗、ｌａは巻線一相あたりの漏れインダクタンス、Ｌａは巻線一相あたりの有効インダクタンスの平均値、Ｌａｓは巻線一相あたりの有効インダクタンスの振幅である。また、ｄ（ｉｕ）／ｄｔ、ｄ（ｉｖ）／ｄｔ、ｄ（ｉｗ）／ｄｔは、１次オイラー近似で求める。なお、ｕ相電流ｉｕは、ｖ相電流ｉｖとｗ相電流ｉｗとの和の符号を変えたものとする。
【０１０３】
さらに、式（２６）〜式（２８）を簡略化すると、以下に示す式（２９）〜式（３１）を得る。ここでは、相電流検出値（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）が正弦波であると仮定し、電流指令振幅Ｉ＊と電流指令位相βＴとから相電流検出値（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）を作成して簡略化した。
【０１０４】
【数３１】
2006158036.tif 000033
【０１０５】
【数３２】
2006158036.tif 000034
【０１０６】
【数３３】
2006158036.tif 000035
【０１０７】
本実施形態において、誘起電圧推定部１４では、式（２９）〜式（３１）により誘起電圧推定値（ｅｕ、ｅｖ、ｅｗ）を求める。
【０１０８】
次に、回転子位置速度推定部１５では、誘起電圧推定値（ｅｕ、ｅｖ、ｅｗ）を用いて電動機４における回転子の磁極位置および速度を推定する。回転子位置速度推定部１５は、電動機駆動装置３が認識している推定位置θ１を誘起電圧の誤差を用いて補正することにより、推定位置θ１を真値に収束させて求める。また、そこから、推定速度ω１を生成する。
【０１０９】
まず、各相の誘起電圧基準値（ｅｕｍ、ｅｖｍ、ｅｗｍ）を次式により求める。
【０１１０】
【数３４】
2006158036.tif 000036
【０１１１】
【数３５】
2006158036.tif 000037
【０１１２】
【数３６】
2006158036.tif 000038
【０１１３】
ここで、誘起電圧振幅値ｅｍは、ｅｕ、ｅｖ、ｅｗの振幅値と一致させることにより求める。
【０１１４】
このようにして求めた誘起電圧基準値ｅｓｍ（ｓ＝ｕ、ｖ、ｗ（ｓは相を表す））と、誘起電圧推定値ｅｓとの偏差εを求める。
【０１１５】
【数３７】
2006158036.tif 000039
【０１１６】
この偏差εが０になれば推定位置θ１が真値になるので、偏差εを０に収斂させるように、推定位置θ１を、偏差εを用いたＰＩ演算などを行って求める。また、推定位置θ１の変動値を演算することにより、推定速度ω１を求める。
【０１１７】
最後に、ＰＷＭ信号生成部１３では、電流制御部１２から得られる駆動信号に基づいて、スイッチング素子５ａ〜５ｆを電気的に駆動するためのドライブ信号に変換される。ドライブ信号により各スイッチング素子５ａ〜５ｆが動作する。
【０１１８】
このように、本実施形態による電動機駆動装置３は、誘起電圧推定値と誘起電圧基準値との偏差εを用いて推定位置θ１を生成し、正弦波状の相電流を流すとともに、予め設定された速度制御ゲインを速度制御ゲイン補正部１６により電動機４の回転速度変化率δに応じて補正することで、負荷要素に依存せず常に最適な速度制御系を構築でき、安定した電動機の駆動を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上のように、本発明にかかる電動機駆動装置は、予め設定された速度制御ゲインを電動機の回転速度の変化率に応じて補正することで、負荷要素に依存せず常に最適な速度制御系を構築でき、安定した電動機の駆動を実現できるため、空気調和機における圧縮機駆動用電動機などのようにエンコーダなどの位置センサを使用することができない場合に限らず、サーボドライブなどのように位置センサを具備することができる場合においても本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の実施の形態１における電動機駆動装置のシステム構成図
【図２】同実施の形態における速度制御部の一例のブロック図
【図３】同実施の形態における電動機の負荷要素と回転速度の変化率との関係図
【図４】同実施の形態における補正係数の動作説明図
【図５】本発明の実施の形態２における補正係数の動作説明図
【図６】従来の電動機駆動装置のシステム構成図
【符号の説明】
【０１２１】
１  交流電源
２  整流回路
３  電動機駆動装置
４  電動機
５  インバータ
５ａ〜５ｆ  スイッチング素子
６ａ〜６ｆ  還流ダイオード
７ａ、７ｂ  電流検出器
８ａ、８ｂ  分圧抵抗
９  電流検出部
１０  直流電圧検出部
１１  速度制御部
１２  電流制御部
１３  ＰＷＭ信号生成部
１４  誘起電圧推定部
１５  回転子位置速度推定部
１６  速度制御ゲイン補正部
１７  回転速度変化率検出部
【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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