(57)【要約】【課題】圧縮機やファンの動力部に適し、極めて低い回転数でもモータを効率よく駆動するモータ制御装置とそのための相電流検出方法を提供する。【解決手段】ベクトル制御によりＰＷＭ信号を生成する制御回路と、６個のスイッチング素子とそれぞれの還流ダイオードを内蔵したインバータ回路と、ブレシレスモータに電流を供給している直流電源と、直流電源とインバータ回路とを結ぶ母線上に、モータへの供給電流を検出するための電流検出器とを備えたモータ制御装置において、ベクトル制御で演算して求めた電流位相角度を基に、母線上に電流が流れていない期間を求め、当該母線上に電流が流れていない期間中に、インバータ回路を制御して、モータから前記直流電源側に向かって電流を回生させ、電流検出器により母線上に設けられた流れた回生電流を計測し、計測した回生電流を基に、各相電流を求める。【選択図】図１
2011223741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベクトル制御によりＰＷＭ信号を生成する制御回路と、
６個のスイッチング素子とそれぞれの還流ダイオードを内蔵したインバータ回路と、
モータに電流を供給している直流電源と、
前記直流電源と前記インバータ回路とを結ぶ母線上に、前記モータへの供給電流を検出するための電流検出器とを備えたモータ制御装置において、
前記制御回路は、ベクトル制御で演算して求めた電流位相角度を基に、前記母線上に電流が流れていない期間中において、前記モータから前記直流電源側に向かって電流を回生させるための信号を前記インバータ回路に出力すると共に、更に、当該回生時において、前記母線上に設けられた前記電流検出器に流れた回生電流から、前記モータの相電流を計測する母線電流計測手段を設けたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載したモータ制御装置において、前記制御回路は、３相変調方式により前記インバータ回路のスイッチング素子を制御しており、かつ、前記インバータ回路の最大電流相の電流が還流ダイオードを通過している期間において、前記最大電流相以外の一相のスイッチング素子をＯＦＦすることにより、前記モータから前記直流電源側に向かって電流を回生させることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載したモータ制御装置において、前記制御回路は、更に、前記回生により減少した前記モータへの供給電流を、ＰＷＭ信号のデューティーを補正することで補填する手段備えていることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
前記請求項１に記載したモータ制御装置において、前記制御回路は、３相変調方式により前記インバータ回路のスイッチング素子を制御しており、かつ、前記ベクトル制御で演算して求めた電流位相角度を基にして予め設定された少なくとも３相分の通電パターンにより、少なくとも異なる３つの相区間において、前記インバータ回路の各スイッチング素子を制御し、当該制御により前記母線上に流れて前記母線電流計測手段により計測された回生電流により、各相の電流を求めることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
前記請求項４に記載したモータ制御装置において、前記制御回路は、更に、前記回生により減少した前記モータへの供給電流を、ＰＷＭ信号のデューティーを補正することで補填する手段備えていることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項６】
前記請求項１に記載したモータ制御装置において、前記制御回路は、２相変調方式により前記インバータ回路のスイッチング素子を制御しており、かつ、前記ベクトル制御で演算して求めた電流位相角度を基にして予め設定された少なくとも３相分の通電パターンにより、少なくとも異なる３つの相区間において、前記インバータ回路の各スイッチング素子を制御し、当該制御により前記母線上に流れて前記母線電流計測手段により計測された回生電流により、各相の電流を求めることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項７】
前記請求項６に記載したモータ制御装置において、前記制御回路は、更に、前記回生により減少した前記モータへの供給電流を、ＰＷＭ信号のデューティーを補正することで補填する手段備えていることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項８】
前記請求項１〜７の何れか一に記載したモータ制御装置において、前記モータは、ブラシレスモータであることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項９】
前記請求項１〜７の何れか一に記載したモータ制御装置において、前記モータは、空気調和機又は冷蔵庫において、圧縮機又はファンの動力部として用いられていることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１０】
ベクトル制御によりＰＷＭ信号を生成する制御回路と、６個のスイッチング素子とそれぞれの還流ダイオードを内蔵したインバータ回路と、ブレシレスモータに電流を供給している直流電源と、前記直流電源と前記インバータ回路とを結ぶ母線上に、前記モータへの供給電流を検出するための電流検出器とを備えたモータ制御装置において、相電流を検出するための相電流検出方法であって、
ベクトル制御で演算して求めた電流位相角度を基に、前記母線上に電流が流れていない期間を求め、
当該母線上に電流が流れていない期間中に、前記インバータ回路を制御して、前記モータから前記直流電源側に向かって電流を回生させ、
前記電流検出器により、前記母線上に設けられた流れた回生電流を計測し、
前記計測した回生電流を基に、各相電流を求めることを特徴とする相電流検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブラシレスモータの制御装置に係り、特に、空気調和機や冷蔵庫において用いられ、モータの電流を用いてフィードバック制御を行うことによりブラシレスモータを任意の回転数で駆動・制御するモータ制御装置、更には、そのための相電流検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気調和機や冷蔵庫では、省電力化が進んでおり、かかる空気調和機や冷蔵庫には、一般的に、モータ制御装置が組み込まれており、当該モータ制御装置により、機器内の圧縮機やファンの動力部であるブラシレスモータ（以下、モータと称す）を効率よく制御している。特に、最近では、かかるモータ制御装置にも、低速回転域から高速回転域まで、効率良くモータを制御可能にした、所謂、ベクトル制御が適用され始めており、急速にその普及が進んでいる。
【０００３】
なお、かかるベクトル制御の概要について説明すると、モータの相電流を計測し、これを基に、ベクトル演算でモータに印加する相電圧を求め、相電圧に応じたＰＷＭ信号をインバータ回路に与えることで、モータを駆動するものである。また、モータの相電流を計測する手段としては、以下の特許文献１に記載された技術が知られており、これについては、添付の図２８及び図２９を用いて説明する。なお、図２８は特許文献１のモータ制御装置の概要構成を、また、図２９は当該モータ制御装置内で動作している２つのタイマと母線電流を図示したものである。
【０００４】
即ち、従来のモータ制御装置は、ベクトル制御によりＰＷＭ信号を生成する制御回路１と、６個のスイッチング素子を内蔵したインバータ回路２と、モータ３に電流を供給する直流電源４と、直流電源４とインバータ回路２を結ぶ母線上に、モータ３の相電流を検出するための電流検出器５を備えている。さらに、前記制御回路１内には、電圧指令タイマ比較値を求めるベクトル制御器１３と、電圧指令タイマ比較値からＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成器１４と、母線電流の計測タイミングを計る計測要求器１６と、電流検出器５からアナログ信号を入力し母線電流値を計測する母線電流計測器１２と、取込んだ母線電流値からモータ３の各相電流を求めるモータ電流再現器１７が備えられている。なお、ここでは図示を省略しているが、ＰＷＭ信号生成器１４には、三角波ＰＷＭタイマが、計測要求器１６には、鋸波タイマが、それぞれ、設けられており、これらの三角波ＰＷＭタイマと鋸波タイマは、連動式になっている。図２９に、これら２つのタイマのカウント動作について示す。各タイマは、図に示す通り、三角波ＰＷＭタイマのゼロカウントと鋸波タイマのゼロカウントが同時に行われ、その後、三角波ＰＷＭタイマのカウント半周期で鋸波タイマのカウント１周期が完了する、所謂、連動式となっている。
【０００５】
次に、このモータ制御装置の動作について説明をする。モータ３を駆動中、ベクトル制御器１３は、現在の相電流値を基に電圧指令値を計算し、これを三角波ＰＷＭタイマの周期に合わせて、三相分の電圧指令タイマ比較値に変換している。ＰＷＭ信号生成器１４は、三角波ＰＷＭタイマが１周期をカウントする毎に、三相分の電圧指令タイマ比較値を更新し、インバータ回路２に内蔵された６個のスイッチング素子に個々に対応したＰＷＭ信号を生成している。各スイッチング素子はこのＰＷＭ信号に連動してＯＮ／ＯＦＦを繰返し、直流電源４からモータ３に対して電流を供給している。なお、三角波ＰＷＭタイマは、カウント値と電圧指令タイマ比較値が一致するとＰＷＭ信号を変化させる機能を備えている。
【０００６】
一方、計測要求器１６は、鋸波タイマが１周期をカウントする毎に母線電流が流れるタイミングを計算し、そのタイミングで計測要求信号を出力している。より具体的に説明すると、ベクトル制御器１３が出力した三相分の電圧指令タイマ比較値を値の大きさで判別し、最小値、中間値、最大値を決定している。そして、最小値と中間値の間に電流計測タイミングＡを、更に、中間値と最大値の間に電流計測タイミングＢをそれぞれ定め、これら２つのタイミングに応じた比較値を計算し、鋸波タイマへ設定している。以上の動作を鋸波タイマのゼロカウント毎に実施することで、鋸波タイマから計測要求信号を自動的に出力している。母線電流計測器１２は、計測要求信号を受けると直ちに母線電流の計測を始め、電流検出器５から出力されたアナログ信号を入力し、直流電源４からモータ３へ流れる電流を計測している。この動作によって、鋸波タイマの１周期中に計測を２回実施し、もって、２つの異なる母線電流値を得ている。そして、モータ電流再現器１７は、鋸波タイマの１周期毎に更新された２つの母線電流値と、図示していない電圧位相情報を基に演算を行い、最新の相電流値を求め、この値をベクトル制御器１３へ与えている。
【０００７】
また、上記動作において、タイマカウント上で隣接している電圧指令タイマ比較値が近似した場合には、インバータ回路２のスイッチング動作によるリンギングが母線電流にも重畳することから、母線電流を正確に計測できなくなる。そこで、モータ電流再現器１７では、計測不能になったタイミングの母線電流値を、過去の電流値から推測し補うことで最新の相電流値を求めている。
【０００８】
即ち、従来技術においては、上述したように、機器内の圧縮機やファンの動力部であるモータ３を、低速回転域から高速回転域まで効率よく制御し、もって、空気調和機や冷蔵庫の省電力化を図ってきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−６４９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、近年、地球環境保護の観点から、家電製品の更なる省電力化が求められており、消費電力をより一層低減する必要性が高まってきた。このため、長時間に渡って運転を継続する空気調和機や冷蔵庫においては、従来の定格能力運転時での効率に加え、更に、最小能力運転時での効率も重要なテーマになってきた。なお、ここでは、定格能力運転を、室温や庫内温度を目標温度に到達させるまでの運転とし、最小能力運転の定義を、室温や庫内温度が目標温度に到達し安定した状態での運転として定義している。
【００１１】
上述した運転状態のうち、特に、最小能力運転時の効率を高めるための理想的な動作としては、熱漏洩した分のみを補う運転を行って、サーモオン状態を継続することが望ましい。このような理想的な動作が可能となれば、室温や庫内温度が安定した状態でも、冷凍サイクルの運転効率を下げずに、更に、消費電力を低く抑えることが可能となる。その為には、冷媒を循環させている圧縮機や、熱交換器に空気を送るファンを、従来にも増して、極めて低い回転数で動作させる必要が生じてきた。
【００１２】
しかしながら、モータ３の回転数を極めて低い回転数で動作させると、三相分の電圧指令タイマ比較値が、常に、互いに近似した値になることから、前述した従来技術になるモータ制御技術では、母線電流の実測回数が大幅に減ってしまい、更には、推測した相電流値を用いてモータ３を制御する期間も長くなってしまう。その結果、モータ３の回転動作が不安定になり、更には、制御不能となり、モータ３が停止してしまうなどの問題が生じていた。
【００１３】
そこで、本発明は、上記の従来技術における課題に鑑みて達成されたものであり、即ち、その目的は、極めて低い回転数でも母線電流を確実に計測し、当該実測した母線電流から相電流を求めることを可能とし、この相電流を用いてベクトル制御を行うことにより、極めて低い回転数でも制御可能な、即ち、空気調和機や冷蔵庫における圧縮機やファンの動力部として用いられに適したモータ制御装置、更には、そのための相電流検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した目的を達成するため、本発明によれば、まず、ベクトル制御によりＰＷＭ信号を生成する制御回路と、６個のスイッチング素子とそれぞれの還流ダイオードを内蔵したインバータ回路と、モータに電流を供給している直流電源と、前記直流電源と前記インバータ回路とを結ぶ母線上に、前記モータへの供給電流を検出するための電流検出器とを備えたモータ制御装置において、前記制御回路は、ベクトル制御で演算して求めた電流位相角度を基に、前記母線上に電流が流れていない期間中において、前記モータから前記直流電源側に向かって電流を回生させるための信号を前記インバータ回路に出力すると共に、更に、当該回生時において、前記母線上に設けられた前記電流検出器に流れた回生電流から、前記モータの相電流を計測する母線電流計測手段を設けたモータ制御装置が提供されている。
【００１５】
そして、本発明では、前記に記載したモータ制御装置において、前記制御回路は、３相変調方式により前記インバータ回路のスイッチング素子を制御しており、かつ、前記インバータ回路の最大電流相の電流が還流ダイオードを通過している期間において、前記最大電流相以外の一相のスイッチング素子をＯＦＦすることにより、前記モータから前記直流電源側に向かって電流を回生させることが、又は、前記ベクトル制御で演算して求めた電流位相角度を基にして予め設定された少なくとも３相分の通電パターンにより、少なくとも異なる３つの相区間において、前記インバータ回路の各スイッチング素子を制御し、当該制御により前記母線上に流れて前記母線電流計測手段により計測された回生電流により、各相の電流を求めることが好ましい。
【００１６】
更に、本発明では、前記に記載したモータ制御装置において、前記制御回路は、２相変調方式により前記インバータ回路のスイッチング素子を制御しており、かつ、前記ベクトル制御で演算して求めた電流位相角度を基にして予め設定された少なくとも３相分の通電パターンにより、少なくとも異なる３つの相区間において、前記インバータ回路の各スイッチング素子を制御し、当該制御により前記母線上に流れて前記母線電流計測手段により計測された回生電流により、各相の電流を求めることが好ましい。
【００１７】
そして、本発明では、前記に記載したモータ制御装置において、前記制御回路は、更に、前記回生により減少した前記モータへの供給電流を、ＰＷＭ信号のデューティーを補正することで補填する手段備えていることが好ましく、更には、前記モータは、ブラシレスモータであり、そして、前記モータは、空気調和機又は冷蔵庫において、圧縮機又はファンの動力部として用いられていることが好ましい。
【００１８】
加えて、本発明では、やはり上述した目的を達成するため、ベクトル制御によりＰＷＭ信号を生成する制御回路と、６個のスイッチング素子とそれぞれの還流ダイオードを内蔵したインバータ回路と、ブレシレスモータに電流を供給している直流電源と、前記直流電源と前記インバータ回路とを結ぶ母線上に、前記モータへの供給電流を検出するための電流検出器とを備えたモータ制御装置において、相電流を検出するための相電流検出方法であって、ベクトル制御で演算して求めた電流位相角度を基に、前記母線上に電流が流れていない期間を求め、当該母線上に電流が流れていない期間中に、前記インバータ回路を制御して、前記モータから前記直流電源側に向かって電流を回生させ、前記電流検出器により、前記母線上に設けられた流れた回生電流を計測し、前記計測した回生電流を基に、各相電流を求める相電流検出方法が提供されている。
【発明の効果】
【００１９】
上述した本発明によれば、極めて低い回転数でもモータを効率よく駆動できるモータ制御装置と、最小能力運転で冷凍サイクルの運転効率が良い空気調和機や冷蔵庫を提供することが可能となる。より具体的には、極めて低い回転数でも制御可能な、空気調和機や冷蔵庫における圧縮機やファンの動力部として用いられに適したモータ制御装置、更には、そのための相電流検出方法が提供されるという実用的にも優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施例（実施例１）になるモータ制御装置の概要構成を示すブロック図である。
【図２】三角波ＰＷＭタイマ動作と母線電流の関係図
【図３】電流位相角度と電流位相区間と相電流の向きの関係図
【図４】還流電流の流れ図
【図５】実施例１における計測動作時の電流の流れ図
【図６】実施例１における計測動作図
【図７】実施例２における補填動作図
【図８】実施例１における誤計測動作時の電流の流れ図
【図９】実施例３における計測動作のフローチャート図
【図１０】実施例３における通電パターンテーブルの内容を示す表
【図１１】実施例３における計測動作時の電流の流れ図（同一位相時）
【図１２】実施例３における計測動作時の電流の流れ図（進み位相時）
【図１３】実施例３における計測動作時の電流の流れ図（遅れ位相時）
【図１４】実施例３を説明するための表
【図１５】実施例４における補填動作図（同一位相時）
【図１６】実施例４における補填動作図（進み位相時）
【図１７】実施例４における補填動作図（遅れ位相時）
【図１８】実施例５を説明するための３相変調方式と一般的な２相変調方式の比較図
【図１９】実施例５を説明するための一般的な２相変調方式による三角波ＰＷＭタイマ動作と母線電流の関係図
【図２０】実施例５を説明するための一般的な２相変調方式における電流の流れ図
【図２１】実施例５における３相変調方式と新２相変調方式の比較図
【図２２】実施例５における新２相変調方式による三角波ＰＷＭタイマ動作と母線電流の関係図
【図２３】実施例５を説明するための新２相変調方式における電流の流れ図
【図２４】実施例６におけるタイマ補正値の再補正処理のフローチャート図
【図２５】実施例６における補填動作図（同一位相時）
【図２６】実施例６における補填動作図（進み位相時）
【図２７】実施例６における補填動作図（遅れ位相時）
【図２８】従来のモータ制御装置の概要構成図
【図２９】上記従来のモータ制御装置における２つのタイマと母線電流の関係図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施例（実施例１）になるモータ制御装置の概要構成を示す。なお、この実施例１になるモータ制御装置は、図にも示すように、ベクトル制御によりＰＷＭ信号を生成する制御回路１と、６個のスイッチング素子を内蔵したインバータ回路２と、モータ３に電流を供給している直流電源４と、直流電源４とインバータ回路を結ぶ母線上にモータ３の電流を検出するための電流検出器５で構成されており、圧縮機やファンの動力部であるモータ３を駆動している。
【００２３】
制御回路１には、ベクトル演算を行うベクトル制御器１３と、三角波ＰＷＭタイマを内蔵したＰＷＭ信号生成器１４と、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御する２種類のドライブ信号を切換えるためのドライブ信号切換器１５と、相電流測定器１１と、更には、母線電流計測器１２が備えられている。
【００２４】
以上にその概略構成を述べたモータ制御装置において、先ず初めに、ベクトル制御器１３の動作について説明する。このベクトル制御器１３は、正弦波の電流をモータコイルに流すために、所定の周期で、電流指令値、モータ３の速度指令値、モータ定数等を基に、ベクトル演算を行い、ｄ軸、ｑ軸上の基準電圧指令値を求め、そして、この基準電圧指令値と回転子の推定位置を基にして、三相分の電圧指令値を生成（変換）している。さらに、電圧指令値とＰＷＭ信号生成器１４内の三角波ＰＷＭタイマの周期を基に、三相分の電圧指令タイマ比較値を計算している。
【００２５】
次に、ＰＷＭ信号生成器１４の動作について説明する。ＰＷＭ信号生成器１４は、三角波ＰＷＭタイマの半周期毎に三相分の電圧指令タイマ比較値を三角波ＰＷＭタイマに設定することにより、インバータ回路内の６個のスイッチング素子に対応したＰＷＭ信号を生成している。この三角波ＰＷＭタイマには、タイマカウント値と比較値が一致するとＰＷＭ信号を変化させる機能が備えられており、ＰＷＭ信号生成器１４は、この機能により、６個のスイッチング素子に対応したＰＷＭ信号を自動で出力している。なお、電圧指令タイマ比較値を設定するタイミングは、タイマカウント値がゼロになるタイミング、即ち、谷エッジのタイミングと、タイマカウント値がＰＷＭ半周期を計時したタイミング、即ち、山エッジのタイミングで実施している。
【００２６】
このタイマカウント値と比較値が一致する動作、即ち、コンペアマッチ動作について、より詳しく、添付の図２を用いて説明する。図２（ａ）には、三角波ＰＷＭタイマのカウント動作と共に、三相分の電圧指令タイマ比較値を示し、図２（ｂ）には、スイッチング素子の動きを示し、更に、図２（ｃ）には、母線電流の流れを示す。また、ここで母線電流の表記について説明すると、上方向に図示した場合は、直流電源側からモータ側へ（正方向に）電流が流れている状態（以下、「供給状態」と称す）を意味し、下方向に図示した場合はモータ側から直流電源側へ（負方向に）電流が流れている状態（以下、「回生状態」と称す）を意味する。更に、これらの図２中では、Ｕ相の電圧指令タイマ比較値が最大電圧相に、Ｖ相の電圧指令タイマ比較値が中間電圧相に、Ｗ相の電圧指令タイマ比較値が最小電圧相に設定されている例を示している。
【００２７】
上述した図２の例の場合、三角波ＰＷＭタイマは、タイマカウント値がゼロから増加してＷ相の電圧指令タイマ比較値に到達するまで、３つの上側スイッチング素子に対応したＰＷＭ信号を「１」、即ちＯＮ状態の信号として出力し、また、３つの下側スイッチング素子に対応したＰＷＭ信号を「０」、即ちＯＦＦ状態の信号として出力している。そして、Ｗ相の電圧指令タイマ比較値にタイマカウンタ値が到達すると、Ｗ相の上側スイッチング素子に対応したＰＷＭ信号を「０」に、Ｗ相の下側スイッチング素子に対応したＰＷＭ信号を「１」に、自動更新する。このコンペアマッチ動作を、ＰＷＭ半周期を計時するまでに、全ての電圧指令タイマ比較値に対して行い、もって、６個のスイッチング素子に対応したＰＷＭ信号を更新している。また、後半の半周期では、カウント値を減少させていき、上記とは逆の動作を行うことにより、タイマカウンタ値がゼロに到達するまでに全てのＰＷＭ信号の出力を反転させている。
【００２８】
そして、三角波ＰＷＭタイマから出力されたＰＷＭ信号は、ドライブ信号切換器１５を経由して、インバータ回路の各スイッチング素子に伝達され、他方、これら６個のスイッチング素子は、このＰＷＭ信号の変化に連動してＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返すことにより、直流電圧を擬似的な交流電圧に変換してモータコイルに印加している。
【００２９】
次に、相電流測定器１１の動作について説明する。この相電流測定器１１は、母線電流から相電流を求めるため、所定の周期で動作しており、具体的には、ＰＷＭ信号生成器１４内の三角波ＰＷＭタイマの谷エッジで動作を開始する。相電流を求めるタイミングになると、先ず始めに、相電流測定器１１はベクトル制御器１３から現時点の電流位相角度を取得し、これを基にして、どの相が最大電流相、中間電流相、最小電流相に該当するかを判定している。
【００３０】
ここで、最大電流相、中間電流相、最小電流相の定義と判定方法について説明する。ベクトル制御により正弦波駆動を行うことにより、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相電流の大きさは、電流位相角度に応じて、正弦波状に変化する。そこで、本実施例１では、電流位相角度毎の相電流の大きさを比較の対象として捉え、各相に流れている電流の大きさを、吸込み（正方向）、吐出し（負方向）の向きに係らず、その絶対値で評価し、大きな電流を流している相から順に、最大電流相、中間電流相、最小電流相と定義している。なお、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相と、最大電流相、中間電流相、最小電流相との関係は、電流位相角度で３０度毎に変化する。
【００３１】
このことから、相電流測定器１１は、ベクトル制御器１３から得た電流位相角度を３０度で割り、その結果を基にして、図示を省略したテーブルからどの相が最大電流相、中間電流相、最小電流相に該当するかを判定している。なお、このテーブルには、電流位相角度の０度から３０度毎に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相と、最大電流相、中間電流相、最小電流相との関係が記されており、前記の計算結果から、容易に、各相の状態を特定することが可能になっている。
【００３２】
なお、上述した判定について、添付の図３に示した電流位相角度と相電流のグラフを用いて、最大電流相、中間電流相、最小電流相の具体的な判定例を以下に説明する。即ち、電流位相角度が７５度の時点では、Ｕ相を最大電流相、Ｖ相を中間電流相、Ｗ相を最小電流相と判定し、また、電流位相角度が１０５度の時点ではＶ相とＷ相が入れ代り、Ｕ相を最大電流相、Ｗ相を中間電流相、Ｖ相を最小電流相と判定する。更に、電流位相角度が１３５度の時点では、Ｕ相とＷ相が入れ代り、Ｗ相を最大電流相、Ｕ相を中間電流相、Ｖ相を最小電流相と判定する。なお、この図３に示した電流位相角度と相電流のグラフは、上記実施例１における電流位相角度と各相電流との関係を示したものであり、この実施例１では、Ｕ相電流の吸込み開始点を電流位相角度の起点と定義し、これを０度と定めている。
【００３３】
以上に説明した内容に基づき、相電流測定器１１は、最大電流相、中間電流相、最小電流相の判定を行っている。
【００３４】
次に、相電流測定器１１は、電流位相区間を計算する。なお、電流位相区間は、電流位相角度の０度から３６０度までの期間を６０度毎に分割し、各期間に対して「０」から「５」までのコードを割り付けたものである。なお、この割り付け方は、小さな位相角度側から、順次、数値の小さなコードが割付けられており、図３に示したような電流位相角度と電流位相区間との関係になっている。よって、相電流測定器１１は、ベクトル制御器１３から得た電流位相角度を６０度で割り、その結果を電流位相区間としている。
【００３５】
＜回生による相電流の測定＞
更に、相電流測定器１１は、電流位相区間から、最小電流相と中間電流相の２つの相を、回生電流として計測可能なタイミングを計算している。ここで、最小電流相と中間電流相の２つの相の電流を回生させて計測するための原理について説明する。
【００３６】
上述したように、ベクトル制御によりモータ３を駆動すると、モータコイルに流れる電流、即ち相電流は、各相共に、正弦波状に流れ、電流位相角度で６０度毎にモータコイル上で流れる向きを変える。なお、上記図３には、その下部において、この内容を纏め、「モータコイル内の相電流の向き」として示している。ここで注視すべき点は、最大電流相の電流の向きと、中間電流相と最小電流相の電流の向きとが、互いに逆向きになる点と、そして、最大電流相の電流の向きは、電流位相区間が「偶数」の場合には吐出し側となり、「奇数」の場合には吸込み側となる点である。
【００３７】
そして、これらの２点に着眼してインバータ回路２の内部における相電流の流れを考察すると、インバータ回路２からモータ３に電圧を印加していない期間、即ち、上側スイッチング素子を全てＯＮしている期間、又は、下側スイッチング素子を全てＯＮしている期間中のどちらか一方では、最大電流相の電流は最大電流相に対応したスイッチング素子内の還流ダイオードを通過して流れ、残りの２相の電流はスイッチング素子内のトランジスタを通過して流れていることが分かる。この内容を整理して添付の図４に示す。
【００３８】
この図４から、最大電流相の電流が還流ダイオードを通過している期間であって、電流位相区間が偶数（但し、「０」を含む）の場合は、上側スイッチング素子を全てＯＮしている期間であり、他方、電流位相区間が奇数の場合は、下側スイッチング素子を全てＯＮしている期間であることが分かる。更に、この図４を考察すると、最大電流相の電流が還流ダイオードを通過している期間中に、最小電流相又は中間電流相のスイッチング素子をＯＦＦすると、スイッチング素子をＯＦＦした相の相電流のみが、直流電源側に戻る（即ち、回生する）ことが分かる。
【００３９】
更に、図５には、電流位相角度が６５度で、かつ、電流位相区間が１の期間において、最小電流相、又は、中間電流相に対応したスイッチング素子をＯＦＦした場合の電流の流れを具体的に示す。なお、図５は、直流電源４と、インバータ回路２と、そして、モータ内のモータコイルの部分だけを取り出して図示したものであり、図中の矢印は、前記電気回路内に流れる電流を意味する。以下、図５（ａ）から（ｃ）の各状態について順次説明を行う。
【００４０】
まず、図５（ａ）は相間に電圧を印加していない状態であり、各相の相電流はインバータ回路２とモータ３の間で還流電流として流れている。図５（ｂ）は最小電流相に該当しているＷ相の下側スイッチング素子をＯＦＦした状態であり、Ｗ相の相電流のみが回生し、直流電源側に流れた後、再び、Ｕ相の下側スイッチング素子に戻っている。図５（ｃ）は中間電流相に該当しているＶ相の下側スイッチング素子をＯＦＦした状態であり、Ｖ相の相電流のみが回生し、直流電源側に流れた後、再び、Ｕ相の下側スイッチング素子に戻っている。
【００４１】
本発明は、かかる現象を利用するものであり、即ち、最大電流相の電流が還流ダイオードを通過している期間中に、残りの最小電流相と中間電流相の相電流を回生電流として計測することを特徴とするものである。即ち、実施例１では、以上の原理を利用することにより、２つの相の回生電流を計測している。
【００４２】
但し、回生電流による相電流の計測を可能にするためには、上述した原理から明らかなように、以下の次の２つの条件が満たされた期間中に計測を実施する必要がある。即ち、１つ目の条件は、相間に電圧を印加していないことである。２つ目の条件は、最大電流相の相電流が還流ダイオードを通過していることである。これらの２つの条件を満たす期間中に最小電流相、又は、中間電流相のスイッチング素子をＯＦＦするための信号、即ち、相電流計測用信号を出力し、もって、回生電流を計測する必要がある。そこで、相電流測定器１１は、電流位相区分を基にして、この条件を満たすタイミング（以下、「計測タイミング」と称す）を決定している。以下に、その内容を説明する。
【００４３】
上述したように、相電流測定器１１は、計測タイミングを、電流位相区が偶数である場合と奇数である場合に分けて定めている。そして、偶数の電流位相区間では、相電流計測用信号を上側スイッチング素子が全てＯＮ状態で出力し、かつ、計測処理を完了させる必要がある。よって、相電流測定器１１は、三角波ＰＷＭタイマのカウント値が「０」から初回のコンペアマッチ動作が発生する迄の期間内で、かつ、計測処理が全て完了できるタイミングを、計測タイミングとして定めている。また、奇数の電流位相区間では、相電流計測用信号を下側スイッチング素子が全てＯＮ状態で出力する必要がある。よって、相電流測定器１１は、三角波ＰＷＭタイマのカウント値が最後のコンペアマッチ動作を終えてから、カウンタの値が最大値に到達する迄の期間内で、かつ、計測処理が全て完了できるタイミングを計測タイミングとして定めている。そして、これらの計測タイミングを同期信号発生用タイマ比較値として、三角波ＰＷＭタイマに設定している。即ち、かかる設定を行うことによれば、相電流計測用信号を出力するタイミングでＰＷＭ信号生成器１４から同期信号が得られることから、これを受けて相電流測定器１１は、次の動作を行っている。
【００４４】
同期信号を受けた相電流測定器１１は、現在の最小電流相に対応した上側スイッチング素子、又は、下側スイッチング素子をＯＦＦ状態にするための通電パターン、即ち、相電流計測用信号をドライブ信号切換器１５へ出力し、更に、このドライブ信号切換器１５を介して、インバータ回路へ出力している。この動作により、選定した相の相電流を直流電源側に回生させ、母線上の電流検出器５を通過させている。
【００４５】
なお、ドライブ信号切換器１５には、インバータ回路２へ出力するドライブ信号を切り換える仕掛けが備えられており、通常、ＰＷＭ信号をインバータ回路２に出力しているが、相電流計測用信号が設定されると、この信号をインバータ回路２に出力する。
【００４６】
更に、相電流計測用信号を出力した相電流測定器１１は、所定時間経過後に、母線電流計測器１２に対して計測要求信号を出力する。そして、この計測要求信号を受けた母線電流計測器１２は、電流検出器５からアナログ信号を取り込み、母線電流値に変換した後、この値を相電流測定器１１へ与えている。そして、相電流測定器１１は、計測した母線電流値を最小電流相の回生電流値として取り扱い、更に、計測結果の正負符号を補正（逆転）することで、相電流値としている。即ち、この正負符号の補正とは、電流位相区間が偶数の場合は、計測結果を正符号に、他方、奇数の場合は、計測結果を負符号に変更することである。
【００４７】
上記のように最小電流相の計測を終えた相電流測定器１１は、次に、中間電流相の計測を、直ちに、開始する。なお、中間電流相を計測する動作については、相電流計測用信号の出力から母線電流値を取り込み、その後、正負符号の補正処理まで、上記最小電流相の測定動作と同じであり、ここでは、その詳細な説明は省略する。また、相電流測定器１１は、中間電流相の計測が終了した時点で相電流計測用信号の出力を終了し、インバータ回路２には元のＰＷＭ信号を出力している。
【００４８】
以上の動作により、最小電流相と共に。中間電流相の相電流値が得られることから、これら２つの相の相電流値を基に、相電流測定器１１は、最大電流相の相電流値を演算により求め、求めた相電流値をベクトル制御器１３に与える。
【００４９】
更に、相電流測定器１１の計測動作について、上記の図５と共に、添付の図６を用いて、より具体的に説明する。なお、図６の表記は、上記図２と同じため、ここでは各部の説明を省略する。また、各相の電圧指令タイマ比較値の設定内容についても、上記図２と同じ状態で示している。以下、図５（ａ）から（ｃ）の状態について順次説明を行う。
【００５０】
上記図５（ａ）に示した相間に電圧を印加していない状態は、図６ではタイミング「（１）」で示した状態に対応しており、この状態では、各相の相電流はインバータ回路とモータ３間で還流電流として流れており、母線上に電流は流れていない。
【００５１】
他方、上記図５（ｂ）に示した最小電流相に該当しているＷ相の下側スイッチング素子をＯＦＦした状態は、図６ではタイミング「（２）」で示した状態に対応している。この状態では、Ｗ相の相電流のみが回生し、直流電源側に流れ、その後、Ｕ相の下側スイッチング素子に戻ることから、母線上には、Ｗ相の相電流が回生電流として出現することとなる。相電流測定器１１は、この時の母線電流値を、Ｗ相の相電流として計測している。
【００５２】
また、上記図５（ｃ）に示した中間電流相に該当しているＶ相の下側スイッチング素子をＯＦＦした状態は、図６ではタイミング「（３）」で示した状態に対応している。この状態では、Ｖ相の相電流のみが回生し、直流電源側に流れ、その後、Ｕ相の下側スイッチング素子に戻ることから、母線上には、Ｖ相の相電流が回生電流として出現することとなる。相電流測定器１１は、この時の母線電流値をＶ相の相電流として計測している。
【００５３】
以上のようにして、相電流測定器１１は、２つの相の電流の計測を終了すると、相電流計測用信号の出力を終了する。その後、相電流測定器１１は、インバータ回路に元のＰＷＭ信号を出力することにより、電気回路内に流れる電流を上記図５（ａ）の状態に戻している。
【００５４】
以上に詳細を説明した本実施例によれば、モータ３の回転数を極めて低い回転数で動作させる場合に生じる減少、即ち、三相分の電圧指令タイマ比較値が常に近似した値となっても、母線電流の実測回数を減らすことなく、実測した相電流を基にベクトル制御を行うことが可能となり、極めて低い回転数でも、圧縮機やファンを駆動できる。よって最小能力運転時でも、冷凍サイクルの運転効率が良好な空気調和機や冷蔵庫を提供することが可能となる。
【００５５】
なお、以上の実施例では、電流位相角度に応じて、始に最小電流相を計測し、次に、中間電流相を計測している。しかしながら、本発明は、これに限定されることなく、これに代えて、上記の順序を逆にして計測を行うことによっても、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の関連付けを一致させておけば、各相の相電流値を正しく得ることが可能である。
【００５６】
＜実施例１の変形例＞
上述した実施例では、最小電流相と中間電流相の２つの相を計測するために、各相の電流を直流電源側に回生させるが、しかしながら、このことにより、モータ３の電流が僅かに減少してしまい、これにより、モータ３の出力トルクも僅かに低下することとなる。そこで、本変形例では、上記計測により不足したモータ３の電流を補填し、もって、モータ３の出力トルクの低下を防止することを目的にしたものである。
【００５７】
以下、この変形例について説明するが、この変形例の構成は、上述した実施例１と同じであり、そして、上記実施例１で説明した相電流測定器１１とＰＷＭ信号生成器１４に、以下に述べるように、電圧指令タイマ比較値を一時的に補正することでモータ３の電流を補填するものである。そこで、以下には、相電流測定器１１とＰＷＭ信号生成器１４に追加する動作についてのみ、以下に説明する。
【００５８】
なお、相電流測定器１１は、３相分の相電流値をベクトル制御器１３に与えた直後に、モータ３の電流を補填するためのタイマ補正値をＰＷＭ信号生成器１４へ出力する。このタイマ補正値は、Ｕ相用、Ｖ相用、Ｗ相用の三相分が準備されている。そこで、相電流測定器１１では、最大電流相に該当した相のタイマ補正値に対しては、１相分の計測に要した所定時間を設定し、また、その他の２つの相のタイマ補正値にはゼロを設定し、それらをＰＷＭ信号生成器１４へ出力している。
【００５９】
一方、このタイマ補正値を受けたＰＷＭ信号生成器１４は、現在の電圧指令タイマ比較値に対し、個別に、タイマ補正値を加え、その後、三角波ＰＷＭタイマに設定している。但し、ＰＷＭ信号生成器１４は、この補正処理を、計測直後に１回だけ実施しており、より具体的には、三角波ＰＷＭタイマの山エッジのタイミングで実施している。
【００６０】
以上の動作によれば、最大電流相の通電時間が、当初の時間よりも１相分の計測に要した所定時間だけ長くなり、その結果として、最小電流相、中間電流相の両方に対して減少した電流を補填することが可能となる。
【００６１】
以下には、上述した変形例を機能させた場合の三角波ＰＷＭタイマとスイッチング素子の動きと母線電流の変化について、添付の図７を用いて説明する。なお、この図７の表記は上記図２と同じであるため、ここでは、各部の説明を省略する。更に、各相の電圧指令タイマ比較値の設定内容も、上記図２と同じ状態で示している。また、電流位相角度は６５度の場合を示しており、Ｗ相が最小電流相、Ｖ相が中間電流相、Ｕ相が最大電流相に該当している。
【００６２】
この図からも明らかなように、ＰＷＭ周期の前半周期において、順次、２つの動作が行われている。始めに、ＰＷＭ信号生成器１４がベクトル制御器１３の設定した電圧指令タイマ比較値に応じてモータ３に電流を供給しており、次に、相電流測定器１１がスイッチング素子を操作してモータ３の電流を回生させ、もって、Ｗ相とＶ相の電流を計測している。また、その後半周期では、ＰＷＭ信号生成器１４が最大電流相に該当しているＵ相の電圧指令タイマ比較値を前述した内容に基づいて補正することにより、Ｖ相とＷ相の相電流を１度に補填している。これにより、計測により不足したモータ３の電流を補填し、もって、モータ３の出力トルクの低下を防止することが可能となる。
【実施例２】
【００６３】
続いて、本発明の第２の実施例（実施例２）になるモータ制御装置について、以下に説明する。なお、この実施例２は、上述した実施例１と同様の効果を達成すると共に、更に、以下の欠点をも補うことを目的としたものである。
【００６４】
まず、上記実施例１の欠点について説明すると、上記実施例１では、電流位相角度を基にして、現時点の最大電流相、中間電流相、最小電流相を定義している。しかしながら、電流位相角度はベクトル制御器１３内で演算により求められた推定値であり、実際のモータ３の電流位相角度と比較すると、多かれ少なかれ、誤差が含まれた値となっている。このため、電流位相区間の端境期において、実際のモータ３の電流位相角度とベクトル制御器１３の電流位相角度との間に差異が生じている状態（以下、位相差が生じている状態と略す）では、最大電流相と中間電流相の定義とその計算した電流位相区間が、実際のものと異なった結果になる場合がある。その場合、上記に説明した実施例１の動作により計測を行った場合、最小電流相の相電流値がゼロとして取込まれてしまい、即ち、正しい相電流値を得ることができない。
【００６５】
この誤計測について、添付の図８を用いてより詳しく説明する。この図８は、電流位相角度に誤差があり、誤計測する場合の具体例を示したものであり、図８（ａ）は、計測の開始時点の回路動作を、図８（ｂ）は、最小電流相の計測の回路動作を示している。また、モータコイルに記した矢印は、実際の相電流の向きを示しており、表記した相電流の向きは、上記図３において、電流位相角度が５５度である状態を示している。よって、Ｕ相が吸込み側の中間電流相、Ｖ相が吐出し側の最大電流相、そして、Ｗ相が吸込み側の最小電流相にそれぞれ該当している。
【００６６】
一方、この時点のベクトル制御器１３は、電流の位相角度を６５度と認識しているものとし、Ｕ相が吸込み側の最大電流相、Ｖ相が吐出し側の中間電流相、Ｗ相が吐出し側の最小電流相として認識しているものとする。そして、ベクトル制御器１３の電流位相角度が６５度であることから、相電流測定器１１で計算した電流位相区間は「１」となり、相電流測定器１１は下側スイッチング素子が全てＯＮの状態から計測を始める。
【００６７】
測定を開始すると、上記図６（ｂ）にも示したように、相電流測定器１１は、最小電流相として認識しているＷ相の下側スイッチング素子をＯＮ状態からＯＦＦ状態とし、Ｗ相の相電流を直流電源側に回生させようとする。しかし、実際のＷ相の相電流は、吸込み側の最小電流相になっていることから、回生せず、インバータ回路内に留まってしまう。そのため、相電流測定器１１は、電流が流れていない電流検出器５から母線電流値を計測してしまい、これでは、最小電流相の相電流値をゼロとして誤計測することとなる。そして、この様な誤計測は、前記の場合のみではなく、逆の場合にも、即ち、実際のモータ３の電流位相角度が進み、ベクトル制御器１３の電流位相角度が遅れている場合にも発生する。よって、この実施例２は、かかる欠点を解消し、もって、全ての相電流値について正しく計測することを可能とするものである。
【００６８】
この実施例２になるモータ制御装置は、基本的には、上記実施例１のモータ制御装置と同じ構成となっているが、しかしながら、当該実施例３では、相電流測定器１１には、更に、通電パターンテーブル１１１が設けられている。また、他の各部の動作についても、本実施例は上記実施例１と基本的に同じであるが、相電流測定器１１の動作のみが異なることから、以下、相電流測定器１１の動作についてのみ説明を行う。
【００６９】
相電流測定器１１は、上記実施例１と同様に、母線電流から相電流を求めるために所定の周期で動作しており、具体的には、ＰＷＭ信号生成器１４内の三角波ＰＷＭタイマの谷エッジで動作を開始する。
【００７０】
先ず初めに、相電流測定器１１は、相電流を測定するタイミングになると、ベクトル制御器１３で演算されている電流位相角度を基に、電流位相区間を計算する。そして上記実施例１と同じく、電流位相区間から計測タイミングを計算し、これを同期信号発生用タイマ比較値として三角波ＰＷＭタイマに対し設定している。その後、ＰＷＭ信号生成器１４から同期信号を受けると、相電流測定器１１は動作を再開する。
【００７１】
次に、相電流測定器１１が動作を再開した後の動作の流れを、添付の図９のフローチャートに示す。先ず始に、動作を再開した相電流測定器１１は、電流位相区間を基に、通電パターンテーブル１１１から相電流計測用信号を取得し、インバータ回路へ出力することにより、母線電流値を計測する。ここで、インバータ回路へ相電流計測用信号を出力してから母線電流値を計測するまでの動作は上記実施例１と同じであるが、しかしながら、本実施例では、この動作を３回繰り返す。但し、通電パターンテーブル１１１から取得する相電流計測用信号は全て異なることから、計測した３つの母線電流値は全て異なったものとなる。
【００７２】
より具体的には、図９にも示すように、まず、計測カウンタを「１」とし（ステップＳ９１）、計測カウンタに基づいて、通電パターンテーブルから相電流計測用信号を取得する（ステップＳ９２）。その後、パターン出力を開始し（ステップＳ９３）、所定の時間の経過を待ち（ステップＳ９４）、計測要求信号を出力して母線電流を取得する（ステップＳ９５）。その後、計測カウンタに「１」を加算し（ステップＳ９６）、当該計測カウンタが３より大きいか否かを判定し（ステップＳ９７）、その結果、大きくない（「ＮＯ」）場合には、処理は上記のステップＳ９２へ戻り、上記のステップＳ９２からＳ９６を繰り返す。一方、当該計測カウンタが３より大きい（「ＹＥＳ」）場合には、以下のパターン出力の終了（ステップＳ９８）に移行する。
【００７３】
ここで、図９の動作の流れに関する説明を一旦中断し、通電パターンテーブル１１１についての詳細を説明する。通電パターンテーブル１１１には、電流位相区間毎に３つの相電流計測用信号が登録されており、更に、３つの相電流計測用信号は計測順序毎に、特定のスイッチング素子を１つＯＮするパターンが登録されている。添付の図１０に、この通電パターンテーブル１１１の内容を表に纏めて示す。なお、この表内の計測順序欄に記された記号「始」は、計測開始時を意味し、「（１）」、「（２）」、「（３）」は計測の順番を意味する。また、表内のドライブ信号欄に記した数値「１」は、スイッチング素子をＯＮする信号を意味し、数値「０」はＯＦＦする信号を意味する。なお、計測開始時の欄に記載されたパターンは、以下の説明を理解しやすくするために便宜上記載したものであり、実際の通電パターンテーブル１１１には登録されていない。
【００７４】
次に、上述したように、１回目、２回目、３回目の各計測で使用する相電流計測用信号の目的とパターンについて、以下に、詳細に説明する。なお、説明を理解しやすくするために、ここで以下の定義を行う。まず、１つの電流位相区間で仕切られた期間において、前半で最小電流相となり、後半で中間電流相となる相を「Ａ相」と定義する。また、１つの電流位相区間で仕切られた期間において、前半で中間電流相となり、後半で最小電流相となる相を「Ｂ相」と定義する。更に、１つの電流位相区間で仕切られた期間において、最大電流相となる相を「Ｃ相」と定義する。
【００７５】
そして、１回目のパターンは、Ｂ相の電流をインバータ回路内に還流させて留めておき、Ａ相の電流を直流電源側に回生させ、もって、母線上に流すことを目的に設定されたものである。そのため、計測開始時にＯＮしているＢ相のスイッチング素子のみをＯＮさせ、その他のスイッチング素子は全てＯＦＦするためのパターンが設定されている。
【００７６】
また、３回目のパターンは、Ａ相の電流をインバータ回路内に還流させて留めておき、Ｂ相の電流を直流電源側に回生させ、もって、母線上に流すことを目的に設定されたものである。そのため、計測開始時にＯＮしているＡ相のスイッチング素子のみをＯＮさせ、その他のスイッチング素子は全てＯＦＦするパターンが設定されている。
【００７７】
そして、最も重要な２回目のパターンは、電流位相角度とベクトル制御器１３の電流位相角度が一致している状態では、Ａ相、Ｂ相の電流をインバータ回路内で還流させておき、他方、位相差が生じている状態では、最小電流相になっているＡ相、またはＢ相の電流を直流電源側に回生させることを目的に設定されたものである。そのため、計測開始時にＯＦＦしているＣ相のスイッチング素子のみＯＮさせ、その他のスイッチング素子は全てＯＦＦするパターンが設定されている。
【００７８】
なお、１回目のパターンを２回目のパターンに瞬時に切り換えても、インバータ回路内で短絡が発生しないよう、１回目のパターンでは、計測開始時にＯＮしているＣ相の上側及び下側の両スイッチング素子をあえてＯＦＦしたパターンとしている。また、３回目のパターンについても、同様である。
【００７９】
次に、添付の図１１、図１２、更には、図１３を用いて、通電パターンテーブル１１１に登録されている相電流計測用信号の働きについて説明する。なお、これら図１１、図１２及び図１３における表記は上記図５と同じであり、ここでは、その説明を省略する。また、これらの図中では、説明を理解しやすくするため、相電流測定器１１が電流位相区間を「１」として認識している場合の動作例を示す。よって、これらの図中では、Ｕ相がＣ相に、Ｖ相がＢ相に、そして、Ｗ相がＡ相に、それぞれ、該当している。
【００８０】
先ず始めに、図１１には、実際のモータ３の電流位相角度とベクトル制御器１３の電流位相角度が一致している状態（以下、「同一位相」と略す）の動作を示す。なお、この図１１は、電流位相角度が６５度であり、電流位相区間が「１」の期間中において、相電流計測用信号を順次出力した場合の例を図示したものである。
【００８１】
図１１（ａ）は相間に電圧を印加していない状態を示しており、各相の相電流は、インバータ回路とモータ３との間で、還流電流として流れている。図１１（ｂ）は１回目の相電流計測用信号を出力し、Ｖ相の下側スイッチング素子のみをＯＮした状態を示している。Ｗ相の相電流のみが回生して直流電源側に流れ、その後、Ｕ相の下側スイッチング素子に戻っている。図１１（ｃ）は２回目の相電流計測用信号を出力し、Ｕ相の上側スイッチング素子をのみをＯＮした状態を示している。Ｖ相とＷ相の相電流がＵ相の上側スイッチング素子内のトランジスタを通過し、モータ３に戻っている。更に、図１１（ｄ）は３回目の相電流計測用信号を出力し、Ｗ相の下側スイッチング素子のみをＯＮした状態を示している。Ｖ相の相電流のみが回生し直流電源側に流れ、その後、Ｕ相の下側スイッチング素子に戻っている。以上のこのことから、同一位相の場合、１回目ではＡ相の電流が、３回目ではＢ相の電流が回生して母線上を流れるが、しかしながら、２回目では、母線上には電流が流れないことが分かる。
【００８２】
次に、実際のモータ３の電流位相角度が５５度であり、他方、ベクトル制御器１３の電流位相角度が６５度と認識している場合、即ち、進み位相で電流位相角度に差異が生じている状態（以下、「進み位相」と略す）の動作を図１２に示す。なおこの動作例では、ベクトル制御器１３が電流位相角度を６５度と認識しているので、相電流測定器１１は電流位相区間が「１」の相電流計測用信号を出力している。また、モータ３の電流位相角度が５５度であることから、実際の各相電流は、Ｕ相が吸込み側の中間電流相に、Ｖ相が吐出し側の最大電流相に、そして、Ｗ相が吸込み側の最小電流相に、それぞれ、割り当れられている。
【００８３】
図１２（ａ）は相間に電圧を印加していない状態であり、各相の相電流はインバータ回路とモータ３との間で、還流電流として流れている。図１２（ｂ）は１回目の相電流計測用信号を出力し、Ｖ相の下側スイッチング素子のみをＯＮした状態を示しており、これは図１２（ａ）に示した電流の流れと同一となり、即ち、母線電流は流れない。
【００８４】
一方、図１２（ｃ）は２回目の相電流計測用信号を出力し、Ｕ相の上側スイッチング素子のみをＯＮした状態を示しており、この状態では、Ｖ相の相電流の内、Ｕ相分の電流が分離してＵ相の上側スイッチング素子のトランジスタを通過し、その後。モータ３に戻り、Ｗ相分の電流が回生し、直流電源側に流れた後に、Ｗ相の下側スイッチング素子の還流ダイオードに戻っている。また、図１２（ｄ）は、３回目の相電流計測用信号を出力し、Ｗ相の下側スイッチング素子のみをＯＮした状態を示しており、この状態では、Ｖ相の相電流が回生して直流電源側に流れ、その後、Ｕ相とＷ相の下側スイッチング素子の還流ダイオードに戻っている。このように、進み位相の場合、２回目にはＡ相の電流が、３回目にはＢ相の電流が回生して母線上を流れるが、しかしながら、１回目には母線上に電流が流れないことが分かる。
【００８５】
最後に、実際のモータ３の電流位相角度が１２５度であり、他方、ベクトル制御器１３の電流位相角度が１１５度と認識している場合、即ち、遅れ位相で電流位相角度に差異が生じている状態（以下、「遅れ位相」と略す）の動作を図１３に示す。なお、この動作例では、ベクトル制御器１３が電流位相角度を１１５度と認識しているので、相電流測定器１１は電流位相区間が「１」の相電流計測用信号を出力している。また、モータ３の電流位相角度が１２５度であることから、実際の各相電流は、Ｕ相が吸込み側の中間電流相、Ｖ相が吸込み側の最小電流相、そして、Ｗ相が吐出し側の最大電流相にそれじれ割り当てられている。
【００８６】
図１３（ａ）は相間に電圧を印加していない状態を示しており、各相の相電流はインバータ回路とモータ３との間で、還流電流として流れている。図１３（ｂ）は１回目の相電流計測用信号を出力し、Ｖ相の下側スイッチング素子のみをＯＮした状態を示している。この状態では、Ｗ相の相電流はＷ相の上側スイッチング素子の還流ダイオードを通過し、回生電流として直流電源側に流れ、その後、Ｕ相とＶ相の下側スイッチング素子の還流ダイオードに戻っている。図１３（ｃ）は２回目の相電流計測用信号を出力し、Ｕ相の上側スイッチング素子のみをＯＮした状態を示している。この状態では、Ｗ相の相電流の内、Ｕ相分の電流が分離し、Ｕ相の上側スイッチング素子のトランジスタを通過してモータ３に戻り、他方、Ｖ相分の電流が回生し、直流電源側に流れた後に、Ｖ相の下側スイッチング素子の還流ダイオードに戻っている。更に、図１３（ｄ）は３回目の相電流計測用信号を出力し、Ｗ相の下側スイッチング素子のみをＯＮした状態を示している。この状態では、電流の流れは上記図１３（ａ）に示したと同一となり、即ち、母線電流は流れない。このように、遅れ位相の場合、１回目ではＡ相の電流が、２回目ではＢ相の電流が回生して母線上を流れるが、しかしながら、３回目では母線上に電流が流れないことが分かる。
【００８７】
以上のことを纏めると、通電パターンテーブル１１１に登録されている相電流計測用信号を用いて３回の計測を実施することによれば、母線電流値がゼロである結果を必ず１つ作ることが可能となる。そして、この母線電流値がゼロである計測タイミングから、どの様な位相差が生じているかを判別することが可能となる。更に、位相差が生じている状態においても、２回目の計測タイミングで計測した電流が、Ａ相又はＢ相の何れかの電流であるかを判別できるため、期待する２つの相分の計測結果を得ることも可能となる。
【００８８】
更に、上述した内容を全ての電流位相区間において整理し、その結果を、図１４の表に示す。なお、この表中に記された記号「（１）」、「（２）」、「（３）」は各電流位相区間の計測順番を意味し、また、母線電流値に記した電流は、吸込み側、吐出し側の表記を省略して記載する。
【００８９】
ここで、再び、上述した図９のフローチャートに戻り、以上に説明した動作原理を基にして、相電流測定器１１は、以下の動作を行う。なお、上記図９に示した動作の流れによれば、既述のように、始に、通電パターンテーブル１１１に登録されている相電流計測用信号を用いて計測を３回実施し、３つの母線電流値を計測している。そして、更に、計測順に記録した３つの母線電流値から、何番目の母線電流値が０であるかを判定し（ステップＳ９９）、その結果に基づいて、位相差が生じている状態か否かを調べる。
【００９０】
更に、上記の位相差の判定結果に基づいて、Ａ相、Ｂ相の母線電流値を特定すると共に、特定したＡ相、Ｂ相の母線電流値に対して符号調整を行っている。具体的には、１回目（進み位相）の母線電流が０である場合は、Ａ相電流値＝２回目の母線電流値×（−１）、Ｂ相電流値＝３回目の母線電流値とする（ステップＳ１００）。また、２回目（同一位相）の母線電流が０である場合は、Ａ相電流値＝１回目の母線電流値、Ｂ相電流値＝３回目の母線電流値とする（ステップＳ１０１）。そして、３回目（遅れ位相）の母線電流が０である場合は、Ａ相電流値＝１回目の母線電流値、Ｂ相電流値＝２回目の母線電流値×（−１）とする（ステップＳ１０２）。
【００９１】
更に、相電流測定器１１は、電流位相区間が偶数か否かを判定し（ステップＳ１０３）、その結果、電流位相区間が「偶数」の場合には、Ａ相とＢ相の母線電流値を符号反転し（即ち、Ａ相電流値＝Ａ相電流値×（−１）、Ｂ相電流値＝Ｂ相電流値×（−１））（ステップＳ１０４）、他方、「奇数」の場合には、Ａ相とＢ相の母線電流値をそのまま計測結果としている。そして、相電流測定器１１は、上記Ａ相とＢ相の母線電流値を基にしてＣ相を計算（Ｃ相電流＝（Ａ相電流値＋Ｂ相電流値）×（−１））により求め（ステップＳ１０５）、最後に、電流位相区間を基に、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の母線電流値をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相電流値として割り振ることにより（ステップＳ１０６）、各相の相電流値をベクトル制御器１３に与えている。
【００９２】
以上に詳述したように、本実施形態２によれば、推定による電流位相角度を用いることによっても、正しい相電流を計測することが可能となり、特に、極めて低い回転数で圧縮機やファンを駆動するモータであっても、これを確実に駆動・制御することができる。よって、最小能力運転時でも、冷凍サイクルの運転効率が良好な空気調和機や冷蔵庫を提供することが可能となる。
【００９３】
なお、本実施例２では、通電パターンテーブル１１１には、Ａ相、Ｂ相の順に計測を行うパターンを設定しているものとして説明したが、しかしながら、これに限定されることなく、これとは逆の順序で計測するためのパターンを設定することによっても、予め、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の関連付けを一致させておけば、各相の相電流値を正しく得ることが可能である。
【００９４】
＜実施例２の変形例＞
なお、上述した実施例２においても、上記実施例１と同様に、回生を利用した相電流の計測によりモータ電流が、僅かではあるが、不足することとなる。そこで、この変形例は、この不足したモータ３の電流を補填して、モータの出力トルクの低下を防止するためのものである。
【００９５】
以下、この変形例について説明すると、その概要としては、上記実施例２に説明した相電流測定器１１とＰＷＭ信号生成器１４に、以下に説明する動作を追加し、もって、電圧指令タイマ比較値を一時的に補正することによりモータ３の電流を補填するものである。また、ＰＷＭ信号生成器１４に追加した動作は、上記実施例１の変形例と同じであるため、ここでは、その詳細な説明を省略し、相電流測定器１１の追加動作についてのみ説明する。
【００９６】
相電流測定器１１は、３相分の相電流値をベクトル制御器１３に与えた直後に、モータ３の電流を補填するためのタイマ補正値を位相差の判定結果に基づいて以下の設定を行い、ＰＷＭ信号生成器１４へ出力する。ここで、タイマ補正値の設定内容について説明する。
【００９７】
タイマ補正値の設定は、電流位相区間が「偶数」の場合と「奇数」の場合とで異なる。電流位相区間が「偶数」の場合は、次のタイマ補正値を設定している。
【００９８】
まず始に、位相差の判定結果が同一位相の場合は、以下の値を設定している。
Ａ相に該当した相のタイマ補正値  ＝  ０
Ｂ相に該当した相のタイマ補正値  ＝  ０
Ｃ相に該当した相のタイマ補正値  ＝（−）１相分の計測に要した所定時間
【００９９】
次に、位相差の判定結果が進み位相の場合は、以下の値を設定している。
Ａ相に該当した相のタイマ補正値  ＝（−）１相分の計測に要した所定時間
Ｂ相に該当した相のタイマ補正値  ＝（＋）１相分の計測に要した所定時間
Ｃ相に該当した相のタイマ補正値  ＝  ０
【０１００】
最後に、位相差の判定結果が遅れ位相の場合は、以下の値を設定している。
Ａ相に該当した相のタイマ補正値  ＝（＋）１相分の計測に要した所定時間
Ｂ相に該当した相のタイマ補正値  ＝（−）１相分の計測に要した所定時間
Ｃ相に該当した相のタイマ補正値  ＝  ０
【０１０１】
他方、電流位相区間が「奇数」の場合は次のタイマ補正値を設定している。
【０１０２】
まず始に、位相差の判定結果が同一位相の場合は、以下の値を設定している。
Ａ相に該当した相のタイマ補正値  ＝  ０
Ｂ相に該当した相のタイマ補正値  ＝  ０
Ｃ相に該当した相のタイマ補正値  ＝（＋）１相分の計測に要した所定時間
【０１０３】
次に、位相差の判定結果が進み位相の場合は、以下の値を設定している。
Ａ相に該当した相のタイマ補正値  ＝（＋）１相分の計測に要した所定時間
Ｂ相に該当した相のタイマ補正値  ＝（−）１相分の計測に要した所定時間
Ｃ相に該当した相のタイマ補正値  ＝  ０
【０１０４】
最後に、位相差の判定結果が遅れ位相の場合は、以下の値を設定している。
Ａ相に該当した相のタイマ補正値  ＝（−）１相分の計測に要した所定時間
Ｂ相に該当した相のタイマ補正値  ＝（＋）１相分の計測に要した所定時間
Ｃ相に該当した相のタイマ補正値  ＝  ０
【０１０５】
続いて、このタイマ補正値を受けたＰＷＭ信号生成器１４は、上述した実施例１の変形例で説明したと同様の動作で、現在の電圧指令タイマ比較値を補正しており、その結果として各相の電流を補填することが可能となる。
【０１０６】
なお、各電流位相区間における補正計算の内容を、添付の図１４に示す「電圧指令タイマ比較値の補正内容」の欄に整理して示す。ここで用いているＴｕ、Ｔｖ、Ｔｗは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応した電圧指令タイマ比較値であり、また、Ｔｋは、１相分の計測に要した所定時間を意味するものである。
【０１０７】
更に、以下には、添付の図１５、図１６及び図１７を用いて、上記実施例２の変形例になる電流補填動作を機能させた場合における、三角波ＰＷＭタイマとスイッチング素子の動き、更には、母線電流の変化について説明する。なお、各図の表記は上記図２と同じため、ここでは各部分の説明を省略する。また本図中では説明を理解し易くするため、相電流測定器１１が電流位相区間を「１」として認識している場合の動作例を示す。よって、本図中では、Ｕ相がＣ相に、Ｖ相がＢ相に、Ｗ相がＡ相に該当している。
【０１０８】
先ず始に、「同一位相」の場合を示す図１５について説明する。なお、この図１５中では、各相の電圧指令タイマ比較値の設定内容は、上記図２と同じ状態で示されており、実際のモータ３の電流位相角度とベクトル制御器１３の電流位相角度の状態は、上記図１１と同じ状態で示している。以下、同一位相の場合について説明を続ける。
【０１０９】
この同一位相の場合は、上記実施例１の変形例と同様な動作となっており、即ち、ＰＷＭ周期の前半周期において、順次、２つの動作が行われている。始めに、ＰＷＭ信号生成器１４がベクトル制御器１３の設定した電圧指令タイマ比較値に応じてモータ３に電流を供給し、次に、相電流測定器１１がスイッチング素子を操作してモータ３の電流を回生させ、もって、Ａ相に該当しているＷ相とＢ相に該当しているＶ相の電流を計測している。また、後半周期では、ＰＷＭ信号生成器１４がＣ相に該当しているＵ相の電圧指令タイマ比較値を補正することにより、Ｖ相とＷ相の相電流を１度に補填している。
【０１１０】
次に、「進み位相」の場合を示す図１６について説明する。なお、この図１６中でも、各相の電圧指令タイマ比較値の設定内容は、上記図２と同じ状態で示されており、実際のモータ３の電流位相角度とベクトル制御器１３の電流位相角度の状態は、上記図１２と同じ状態で示している。以下、進み位相の場合について説明を続ける。
【０１１１】
この進み位相の場合は、Ａ相に該当しているＷ相の相電流を２倍回生させているため、相電流を１度に補填することが出来ない。よって、Ｂ相に該当しているＶ相のタイマ値を小さく、そして、Ａ相に該当しているＷ相のタイマ値を大きくすることにより、Ｖ相とＷ相の相電流を個別に補填している。
【０１１２】
最後に、「遅れ位相」の場合を示す図１７について説明する。なお、この図１７中でも、各相の電圧指令タイマ比較値の設定内容は上記図２と同じ状態で示されており、実際のモータ３の電流位相角度とベクトル制御器１３の電流位相角度の状態は、上記図１３と同じ状態で示されている。以下、遅れ位相の場合について説明を続ける。
【０１１３】
このように、「遅れ位相」の場合も、「進み位相」の場合と同様に、Ｂ相に該当しているＶ相の相電流を２倍回生させているため、相電流を１度に補填することが出来ない。よって、Ａ相に該当しているＷ相のタイマ値を小さく、Ｂ相に該当しているＶ相のタイマ値を大きくすることにより、Ｖ相とＷ相の相電流を個別に補填している。
【０１１４】
以上からも明らかなように、本変形例によれば、上記実施例２において、回生電流による相電流の計測により不足したモータ３の電流を補填し、モータ３の出力トルクの低下を防止することが可能となる。
【実施例３】
【０１１５】
以上の実施例１及び実施例２、更には、それらの変形例では、本発明の特徴となる回生電流による相電流の計測を、一般的な、ベクトル制御を用いた３相変調方式のモータ制御装置に適用した場合について述べたが、以下に述べる他の実施例（実施例３）、これに代え、本発明を２相変調方式のモータ制御装置に適用した例を示している。より具体的には、特に、上記実施例２に示した相電流の計測を、２相変調方式のモータ制御装置に適用したものである。
【０１１６】
なお、ここで、２相変調方式とは、インバータ回路のスイッチング損失を低減するために用いられる手段であり、ＰＷＭ周期の１周期において、３つの相の内で１相分のスイッチングを休止させ、残りの２つの相でスイッチングを実施することでモータ３に電圧を印加する制御方法である。
【０１１７】
ここでは、３相変調方式と一般的な２相変調方式の相違を説明するために、電圧変調率が９０％の場合の波形を図１８に示す。なお、図１８（ａ）は３相変調方式を実施した場合の波形を、図１８（ｂ）は２相変調方式を実施した場合の波形を示しており、各相に印加する電圧は、電圧指令タイマ比較値に置換えて示している。なお、グラフ内の「電圧指令タイマ比較値」の単位はパーセント表記とし、ＰＷＭ周期の半周期に相当するタイマのカウンタ値に対する比率を用いている。更に、印加電圧の位相角度の起点は、Ｕ相の電圧指令タイマ比較値が上昇して５０％に達し点を０度と定めている。また、以降の説明を容易にするため、各グラフには、各相に流れる相電流の波形も示しておく。この電流波形は、Ｕ相電流の吸込み開始点を起点と、即ち、０度として定めている。なお、図１８の例では、印加電圧の位相と相電流の位相が一致している場合を示している。以下、３相変調方式と一般的な２相変調方式の相違について説明を続ける。
【０１１８】
図１８（ａ）に示した３相変調方式では、タイマ比較値が正弦波状に変化するため、電圧変調率が１００％未満では、どの位相角度でも、ＰＷＭ周期の前半周期に必ず２回、モータ３に対して電圧を印加しない期間（以下、「印加電圧ゼロ期間」と略す）が存在する。具体的には、１回目の印加電圧ゼロ期間は、三角波ＰＷＭタイマのタイマカウンタ値が「０」からカウントアップし、最小電圧相のタイマ比較値に到達する迄の期間であり、この期間は、３つの上側スイッチング素子はＯＮ状態であり、他の３つの下側スイッチング素子はＯＦＦ状態となる。また、２回目の印加電圧ゼロ期間は、タイマカウンタ値がカウントアップ中に最大電圧相に到達してからＰＷＭ周期の半周期に到達する迄の期間である。この期間は、３つの上側スイッチング素子はＯＦＦ状態であり、他の下側スイッチング素子はＯＮ状態となる。よって、上記実施例１とその変形例、及び、上記実施例２とその変形例では、最大電流相の相電流が還流ダイオードを通流している印加電圧ゼロ期間が、ＰＷＭ周期の前半周期内に、必ず、１回は存在するので、この期間を用いて相電流の計測を行っていた。
【０１１９】
これに対し、図１８（ｂ）に示した２相変調方式では、当該図１８（ｂ）に示した２相変調方式は先に説明した３相変調方式のタイマ比較値を変形したものであり、そのため、以下に説明する基準電圧相のタイマ比較値を１００％、又は、０％に設定することで、その期間中、基準電圧相のスイッチングを休止している。また、基準電圧相以外の２相についても、相間電圧が維持できるタイマ比較値を設定しており、この設定により、各相電流を正弦波状にしている。以下、３相変調方式の電圧指令タイマ比較値から２相変調方式の電圧指令タイマ比較値に変換する手段について、一例を挙げて説明する。
【０１２０】
始に、前記３相変調方式により各相の電圧指令タイマ比較値を計算する。次に、５０％に該当するタイマ比較値と各相の電圧指令タイマ比較値との偏差を絶対値で求め、最大偏差値が得られた相を特定し、この相を基準電圧相に定める。次に、基準電圧相が最大電圧相の場合と最小電圧相場合に分け、各相の電圧指令タイマ比較値を補正する。基準電圧相が最大電圧相の場合は１００％に該当する電圧指令タイマ比較値から基準電圧相のタイマ比較値を差し引いて補正値を求め、これを各相の電圧指令タイマ比較値に加算する。基準電圧相が最小電圧相の場合は、この相の電圧指令タイマ比較値を補正値とし、各相の電圧指令タイマ比較値から減算する。以上の補正計算を行うことで、基準電圧相のタイマ比較値を１００％、又は０％に設定し、他方、残り２相の電圧指令タイマ比較値との偏差を維持している。
【０１２１】
しかしながら、前述した２相変調方式の電圧指令タイマ比較値の変換手段では、電流位相に関連性が無いため、基準電圧相と最大電流相が同一相である場合、印加電圧ゼロの期間中に、最大電流相の相電流が還流ダイオードを通流しない期間が生じてしまう。その具体的例を、添付の図１９と図２０を用いて、以下に説明する。
【０１２２】
図１９は、上記図１８（ｂ）に示した位相角度１０５度における、三角波ＰＷＭタイマの動作と母線電流の流れを示したものである。なお、図中の表記は上記図２と同じであるため、ここでは各部の説明は省略する。また、電圧位相角度が１０５度であることから、基準電圧相はＵ相となり、Ｕ相の電圧指令タイマ比較値は１００％に設定されている。よって、ＰＷＭ周期の１周期の期間中、Ｕ相の上側スイッチング素子のトランジスタが、常時、ＯＮしている。
【０１２３】
また、図２０は、上記図１９のＰＷＭ周期の前半周期における相電流の流れを示している。即ち、図２０（ａ）は、上記図１９の期間（１）の相電流の流れを示し、図２０（ｂ）は、図１９の期間（２）の相電流の流れを示し、そして、図２０（ｃ）は、図１９の期間（３）の相電流の流れを、それぞれ、示している。そして、電流位相角度が１０５度であることから、各相の相電流は、Ｕ相が吸込み側の最大電流相、Ｖ相が吐出し側の最小電流相、Ｗ相が吐出し側の中間電流相に割り当てられている。次に、図１９中の期間（１）から期間（３）の間において、最大電流相に該当しているＵ相の相電流に着眼し、この相電流の動きについて、以下に説明する。
【０１２４】
上述したように、上記図１９中の期間（１）は、印加電圧ゼロ期間中であり、各相の上側スイッチング素子が全てＯＮした状態を示している。即ち、図２０（ａ）に示す通り、各相の相電流は、上側スイッチング素子と各モータコイルとの間で、還流電流として流れている。この期間においては、最大電流相に該当するＵ相の相電流は、Ｕ相の上側スイッチング素子のトランジスタを通流してモータコイルに戻っている。
【０１２５】
上記図１９中の期間（２）は、Ｗ相の相電流を増加させる期間を示している。即ち、図２０（ｂ）に示す通り、この期間においても、最大電流相に該当するＵ相の相電流は、Ｕ相の上側スイッチング素子のトランジスタを通流して、モータコイルに戻っている。
【０１２６】
上記図１９中の期間（３）は、Ｖ相とＷ相の相電流を増加させる期間を示している。即ち、図２０（ｃ）に示す通り、この期間においても、最大電流相に該当するＵ相の相電流は、Ｕ相の上側スイッチング素子のトランジスタを通流してモータコイルに戻っている。
【０１２７】
以上の通り、基準電圧相と最大電流相が同一相である場合には、印加電圧ゼロ期間中に最大電流相の相電流が還流ダイオードを通流しない期間が生じてしまう。この場合、上記の実施例１や実施例２の方法では、相電流を計測することが不可能となる。そこで、本実施例３では、特に、２相変調方式でモータ３を駆動中でも相電流の計測を可能とするものであり、より具体的には、上記実施例２における相電流の計測を可能とするものである。
【０１２８】
なお、この実施例３になるモータ制御装置は、上記実施例２のモータ制御装置と同じ構成となっているが、しかしながら、この実施例３では、特に、ベクトル制御器の内部に、２相変調器が設けられている。また、その他の各部の動作についても、本実施例３と上記実施例２とは基本的に同じであるが、但し、ベクトル制御器の動作のみが異なる。そこで、以下、本実施例３におけるベクトル制御器の動作についてのみ説明を行う。
【０１２９】
ベクトル制御器は、上記実施例１で説明した通り、先ず始に、所定の周期で３相分の電圧指令タイマ比較値を計算し、これらを３相分の変調用電圧指令タイマ比較値として取り扱う。そして、これら３相分の変調用電圧指令タイマ比較値と電流位相角度を２相変調器に与え、２相変調用電圧指令タイマ比較値に変換している。
【０１３０】
ここで、上記２相変調器内に設けられている電圧指令タイマ比較値の変換手段について説明する。先ず始に、現在の電流位相角度を基に電流位相区間を計算する。この電流位相区間の計算とコードの意味づけは、上記実施例１で説明した内容と同じであるため、その説明は省略する。そして、電流位相区間が「偶数」か「奇数」かにより計算方法を変えて２相変調用電圧指令タイマ比較値を変換している。
【０１３１】
まず、電流位相区間が「偶数」の場合は、以下の手順で電圧指令タイマ比較値を変換している。即ち、先ず始に、３相分の変調用電圧指令タイマ比較値を、値の大きさで比較し、最大値が設定されている相を基準電圧相と定める。次に、１００％に該当するタイマ比較値から基準電圧相の変調用タイマ比較値を差し引いて補正値を求め、これを各相の変調用タイマ比較値に加算する。
【０１３２】
他方、電流位相区間が「奇数」の場合は、以下の手順で電圧指令タイマ比較値を変換している。即ち、先ず始に、３相分の変調用電圧指令タイマ比較値を値の大きさで比較し、最小値が設定されている相を基準電圧相と定める。次に、基準電圧相のタイマ比較値を補正値とし、これを各相の変調用タイマ比較値から減算する。
【０１３３】
以上の動作により、電流位相区間に応じて選定する基準電圧相を変えながら、３相分の変調用電圧指令タイマ比較値を、２相分の変調用タイマ比較値に変換している。そして、この変換後の２相分の変調用電圧指令タイマ比較値をＰＷＭ信号生成器に出力する。
【０１３４】
ここで、変換前の３相分の変調用電圧指令タイマ比較値と、変換後の２相分の変調用電圧指令タイマ比較値とを比較するため、電圧変調率が９０％の場合におけるこれらの波形を添付の図２１に示す。なお、図２１（ａ）は、３相分の変調用電圧指令タイマ比較値の波形を、他方、図２１（ｂ）は、２相分の変調用電圧指令タイマ比較値の波形を示している。その他、表記内容については上記図１８と同じであることから、ここでの説明は省略する。
【０１３５】
次に、図２１（ｂ）に示す位相角度１０５度における、三角波ＰＷＭタイマの動作と母線電流の流れを添付の図２２に示す。なお、ここでの表記も上記図２と同じであるため、ここでは各部の説明を省略する。また、電圧位相角度が１０５度であることから、基準電圧相はＷ相となり、Ｗ相の電圧指令タイマ比較値が０％に設定されている。よって、ＰＷＭ周期の１周期の期間中、Ｗ相の下側スイッチング素子のトランジスタが、常時、ＯＮしている。更に、添付の図２３は、上記図２２に示したＰＷＭ周期の前半周期における、相電流の流れを示している。ここで、図２３（ａ）は、上記図２２の期間（１）での相電流の流れを示し、図２３（ｂ）は、上記図２２の期間（２）での相電流の流れを示し、そして、図２３（ｃ）は、上記図２２の期間（３）での相電流の流れを、それぞれ、示している。そして、電流位相角度が１０５度であることから、各相電流は、Ｕ相が吸込み側の最大電流相、Ｖ相が吐出し側の最小電流相、Ｗ相が吐出し側の中間電流相に割り当てられている。次に、上記図２２中の期間（１）から期間（３）までの間におけるＵ相の相電流の動きについて、以下に説明する。
【０１３６】
上記図２２中の期間（１）は、Ｗ相の相電流を増加させる期間を示している。そして、図２３（ａ）にも示す通り、この期間では、最大電流相に該当するＵ相の相電流はＵ相の上側スイッチング素子のトランジスタを通流し、モータコイルに戻っている。
【０１３７】
また、上記図２２中の期間（２）は、Ｖ相とＷ相の相電流を増加させる期間を示している。そして、図２３（ｂ）にも示す通り、この期間でも、最大電流相に該当するＵ相の相電流はＵ相の上側スイッチング素子のトランジスタを通流し、モータコイルに戻っている。
【０１３８】
更に、上記図２２中の期間（３）は、印加電圧ゼロ期間中を示しており、ここでは、各相の下側スイッチング素子は全てＯＮした状態となっている。そして、図２３（ｃ）にも示す通り、各相の相電流は下側スイッチング素子と各モータコイル間で、還流電流として流れている。そして、この期間では、最大電流相に該当するＵ相の相電流はＵ相の下側スイッチング素子の還流ダイオードを通流し、そして、モータコイルに戻る。よって、この期間（３）において、上記実施例２と同様の計測動作を行えば、各相の相電流を計測することが可能となる。
【０１３９】
以上に詳述したように、この実施例３になる２相変調方式のモータ制御装置においても、上述した変換手段を用いることによれば、電流位相に関連性を持たせた２相変調方式のＰＷＭ信号を出力することが可能となるため、基準電圧相と最大電流相が同一相になった場合でも、最大電流相の相電流が還流ダイオードを通流している印加電圧ゼロ期間を、ＰＷＭ周期の前半周期内に、必ず１回は設けられることとなる。よって、この期間を用いることにより、同様に、再生電流を利用して相電流の計測を行うことが可能になる。
【０１４０】
＜実施例３の変形例＞
以下に説明する変形例は、上記の変形例と同様に、上記実施例３における相電流の計測により不足したモータ３の電流を補填し、モータ３の出力トルクの低下を防止することを目的にしたものであり、以下に、その詳細について説明する。なお、その概要としては、上記実施例３で説明した相電流測定器１１とＰＷＭ信号生成器１４に対して、以下の動作を追加し、電圧指令タイマ比較値を一時的に補正することにより、モータ３の電流を補填している。なお、ＰＷＭ信号生成器１４に追加した動作は、上記実施例１の変形例と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。また、相電流測定器１１に追加した動作の内で、タイマ補正値を求める動作についても、上記実施例２の変形例と同じであるため、ここでは説明を省略する。即ち、以下には、上記実施例２の変形例に対して更に追加した動作についてのみ説明する。
【０１４１】
先ず始に、上記実施例２の変形例における動作の欠点について説明する。即ち、上記実施例２の変形例で説明した相電流測定器１１は、上記実施例３で説明した基準電圧相とは無関係に、タイマ補正値を求めていた。このため、基準電圧相に該当する相のタイマ補正値が、ゼロ以外に設定される可能性がある。基準電圧相に該当する相のタイマ補正値がゼロ以外に設定されると、設定された値がＰＷＭ信号生成器１４で加算され、そのため、上記実施例３の特徴である、２相変調方式の動作が崩れることとなる。
【０１４２】
そこで、この変形例６では、上記実施例２の変形例に示したタイマ補正値に対し、基準電圧相との関連性を持たせ、これにより、基準電圧相に該当する相のタイマ補正値が、常に、ゼロを維持するように再補正する。以下に、この再補正の内容について、添付の図２４の流れ図を用いて詳細に説明する。
【０１４３】
図２４は、本変形例において、相電流測定器に追加された動作を示す流れ図である。即ち、上記実施例２の変形例で得られた各相のタイマ補正値を、更に、ベクトル制御器で求めた基準電圧相に基づいて、再補正している。始に、流れ図の先頭では、基準電圧相に該当する相のタイマ補正値がゼロか否かを確認している（ステップＳ２４１）。その結果、ゼロの場合（「ＹＥＳ」）は、上記実施例２の変形例で得られた各相のタイマ補正値を、そのまま、有効値としている（ステップＳ２４２）。次に、ゼロ以外（「ＮＯ」）の場合は、各相のタイマ補正値から基準電圧相に該当する相のタイマ補正値を減算し、減算後の各相のタイマ補正値を有効値としている（ステップＳ２４３）。なお、この図２４では、減算式の可読性を向上するため、基準電圧相に該当する相のタイマ補正値を変数Ｔｈへ代入して表記している。
【０１４４】
以上のことによれば、基準電圧相に該当する相のタイマ補正値は、常に、ゼロに維持され、更に、補正したい相間電圧分も維持することが可能となる。
【０１４５】
最後に、添付の図２５、図２６、更に、図２７を用いて、上記の変形例を機能させた場合の三角波ＰＷＭタイマとスイッチング素子の動き、更には、母線電流の変化について、以下に詳細に説明する。なお、各図の表記は上記図２と同じであるため、ここでは各部分の説明を省略する。
【０１４６】
先ず始に、「同一位相」の場合を示した図２５について、説明する。実際のモータ３の電流位相角度とベクトル制御器１３の電流位相角度の状態は、上記図２０と同じ状態で示している。よって、電流位相角度が１０５度であることから、電流位相区間は「１」となり、各相については、Ｕ相がＣ相に、Ｖ相がＢ相に、そして、Ｗ相がＡ相に、それぞれ、該当している。また、この図２５では、各相の電圧指令タイマ比較値の設定内容を、図１９と同じ状態で示している。但し、上記実施例３における動作により、Ｗ相が基準電圧相に該当している。以下、「同一位相」の場合について説明を続ける。
【０１４７】
この「同一位相」の場合は、上記実施例２の変形例と同様な動作となっており、即ち、ＰＷＭ周期の前半周期において順次２つの動作が行われている。始めに、ＰＷＭ信号生成器１４がベクトル制御器１３の設定した電圧指令タイマ比較値に応じて、モータ３に電流が供給されている。次に、相電流測定器１１が相電流計測用信号を出力し、モータ３の電流を回生させ、もって、Ａ相に該当しているＷ相とＢ相に該当しているＶ相との電流を計測している。なお、ここでは、電流位相区間が「１」の場合の相電流計測用信号を出力して、計測を行っている。そして、後半の半周期では、ＰＷＭ信号生成器１４がＣ相に該当しているＵ相の電圧指令タイマ比較値を補正することにより、Ｖ相とＷ相の相電流を１度に補填している。
【０１４８】
次に、「進み位相」の場合を示した図２６について説明する。この動作例では、ベクトル制御器１３が電流位相角度を１１５度と認識しており、かつ、モータ３の電流位相角度が５５度である状態を示している。ベクトル制御器１３が電流位相角度を１１５度と認識していることから、電流位相区間は「１」となり、各相については、Ｕ相がＣ相に、Ｖ相がＢ相に、そして、Ｗ相がＡ相に、それぞれ、該当している。一方、モータ３の電流位相角度が５５度であることから、実際の各相電流は、Ｕ相が吸込み側の中間電流相、Ｖ相が吐出し側の最大電流相、そして、Ｗ相が吸込み側の最小電流相に割り当てられている。なお、この図２６中では、各相の電圧指令タイマ比較値の設定内容は、上記図１９と同じ状態として示している。但し、上記実施例３の動作により、ここでは、Ｗ相が基準電圧相に該当している。以下、進み位相の場合について説明を続ける。
【０１４９】
「進み位相」の場合は、相電流測定器１１が２相の回生電流を計測した後に、初回の相電流計測用信号を出力したポイントで母線電流が流れないことを検出し、これにより「進み位相」と判断する。そして、相電流測定器１１は、電流位相区間が「１」であることから、始に、各相のタイマ補正値に以下の値を設定する。
Ａ相に該当した相のタイマ補正値  ＝（＋）１相分の計測に要した所定時間
Ｂ相に該当した相のタイマ補正値  ＝（−）１相分の計測に要した所定時間
Ｃ相に該当した相のタイマ補正値  ＝  ０
【０１５０】
ここで、以降の説明を理解し易くするため、上記内容をより具体的な相に置換えて示すと、以下の内容になる。
Ｗ相のタイマ補正値  ＝（＋）１相分の計測に要した所定時間
Ｖ相のタイマ補正値  ＝（−）１相分の計測に要した所定時間
Ｕ相のタイマ補正値  ＝  ０
【０１５１】
次に、相電流測定器１１は、上記図２４に示した流れ図に従い、各相のタイマ補正値を再補正する。その結果、各相のタイマ補正値は、以下の内容に更新される。
Ｗ相のタイマ補正値  ＝  ０
Ｖ相のタイマ補正値  ＝（−）１相分の計測に要した所定時間 × ２倍
Ｕ相のタイマ補正値  ＝（−）１相分の計測に要した所定時間 
【０１５２】
そして、このタイマ補正値をＰＷＭ信号生成器１４に与え、ＰＷＭ周期の後半の半周期で電圧指令タイマ比較値を補正することにより、Ｕ相とＷ相の相電流を補正している。
【０１５３】
次に、「遅れ位相」の場合を示した図２７について説明する。この動作例では、ベクトル制御器１３が電流位相角度を１１５度と認識しており、かつ、モータ３の電流位相角度が１２５度である状態を示している。ベクトル制御器１３が電流位相角度を１１５度と認識していることから、電流位相区間は「１」となり、各相は、Ｕ相がＣ相に、Ｖ相がＢ相に、そして、Ｗ相がＡ相に、それぞれ、該当している。一方、モータ３の電流位相角度が１２５度であることから、実際の各相電流は、Ｕ相が吸込み側の中間電流相、Ｖ相が吸込み側の最小電流相、そして、Ｗ相が吐出し側の最大電流相に、それぞれ、割り当てられている。なお、この図２７中では、各相の電圧指令タイマ比較値の設定内容は、上記図１９と同じ状態として示されている。但し、上記実施例３の動作により、Ｗ相が基準電圧相に該当している。更に、以下には、遅れ位相の場合について説明を続ける。
【０１５４】
「遅れ位相」の場合は、相電流測定器１１が２相の回生電流を計測した後に、３回目の相電流計測用信号を出力したポイントで母線電流が流れないことを検出し、これにより、遅れ位相と判断する。そして、相電流測定器１１は電流位相区間が「１」であることから、始に、各相のタイマ補正値に以下の値を設定する。
Ａ相に該当した相のタイマ補正値  ＝（−）１相分の計測に要した所定時間
Ｂ相に該当した相のタイマ補正値  ＝（＋）１相分の計測に要した所定時間
Ｃ相に該当した相のタイマ補正値  ＝  ０
【０１５５】
ここで、以降の説明を理解し易くするため、上記内容をより具体的な相に置換えて示すと、以下の内容になる。
Ｗ相のタイマ補正値  ＝（−）１相分の計測に要した所定時間
Ｖ相のタイマ補正値  ＝（＋）１相分の計測に要した所定時間
Ｕ相のタイマ補正値  ＝  ０
【０１５６】
次に、相電流測定器１１は、上記図２４の流れ図に従い、各相のタイマ補正値を再補正する。その結果、各相のタイマ補正値は、以下の内容に更新される。
Ｗ相のタイマ補正値  ＝  ０
Ｖ相のタイマ補正値  ＝（＋）１相分の計測に要した所定時間 × ２倍
Ｕ相のタイマ補正値  ＝（＋）１相分の計測に要した所定時間 
【０１５７】
そして、このタイマ補正値をＰＷＭ信号生成器１４に与え、ＰＷＭ周期の後半の半周期で電圧指令タイマ比較値を補正することにより、Ｕ相とＶ相の相電流を補正している。
【０１５８】
よって、本変形例によれば、上記実施例３において行われる相電流の計測により不足したモータ３の電流を補填し、モータ３の出力トルクの低下を防止することが可能となる。
【符号の説明】
【０１５９】
１…制御回路、２…インバータ回路、３…ブラシレスモータ、４…直流電源、５…電流検出器、１１…相電流測定器、１２…母線電流計測器、１３…ベクトル制御器、１４…ＰＷＭ信号生成器、１５…ドライブ信号切換器、１６…計測要求器、１７…モータ電流再現器、１１１…通電パターンテーブル、Ｔｒ＿Ｐｕ〜Ｔｒ＿Ｐｗ…各相の上側スイッチング素子のトランジスタ、Ｔｒ＿Ｎｕ〜Ｔｒ＿Ｎｗ…各相の下側スイッチング素子のトランジスタ、Ｄｉ＿Ｐｕ〜Ｄｉ＿Ｐｗ…各相の上側スイッチング素子の還流ダイオード、Ｄｉ＿Ｎｕ〜Ｄｉ＿Ｎｗ…各相の下側スイッチング素子の還流ダイオード、Ｉｕ…Ｕ相の相電流、Ｉｖ…Ｖ相の相電流、Ｉｗ…Ｗ相の相電流、Ｌｕ…Ｕ相のモータコイル、Ｌｖ…Ｖ相のモータコイル、Ｌｗ…Ｗ相のモータコイル、Ｔｋ…１相分の計測に要した所定時間。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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