(57)【要約】【課題】１つのフルブリッジ型ＭＥＲＳで、複数のモータをソフトスタートさせて定格運転に移行させるモータ制御装置、及び、モータ制御方法を提供する。【解決手段】モータ制御装置１０は、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００と、線路１５０と、制御回路２００と、複数の接続スイッチＳＷＭｉから構成され、交流電源ＶＳと複数のモータＭｉの間に接続される。接続スイッチＳＷＭｉはそれぞれモータＭｉとフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００と線路１５０に接続される。制御回路２００は、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を構成する４つの逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４と、接続スイッチＳＷＭｉを切り替えることによって、モータＭｉを１つずつソフトスタートさせて定格運転に移行させる。【選択図】図１
2011151950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１と第２の交流端子と、第１と第２の直流端子と、第１から第４のダイオードと、第１から第４の自己消弧型素子と、コンデンサとを備え、前記第１の交流端子には交流電源と前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとが、前記第１の直流端子には前記第１のダイオードのカソードと前記第３のダイオードのカソードと前記コンデンサの一方の極とが、前記第２の直流端子には前記第２のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのアノードと前記コンデンサの他方の極とが、前記第２の交流端子には前記第３のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのカソードとが接続され、前記第１のダイオードに前記第１の自己消弧型素子が、前記第２のダイオードに前記第２の自己消弧型素子が、前記第３のダイオードに前記第３の自己消弧型素子が、前記第４のダイオードに前記第４の自己消弧型素子が並列に接続され、前記第１の交流端子に交流電源を接続された磁気エネルギー回生スイッチと、
前記交流電源に接続された線路と、
前記線路とモータとを接続する線路接続状態と、前記磁気エネルギー回生スイッチと当該モータを接続する磁気エネルギー回生スイッチ接続状態と、当該線路接続状態と当該磁気エネルギー回生スイッチ接続状態とのどちらの状態でもないオフ接続状態と、が切り替わる複数の接続スイッチと、
前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフの切り替えと、前記接続スイッチの接続状態の切り替えと、を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記交流電源の出力する電圧のゼロ交差するタイミングより早いタイミングで、前記第１の自己消弧型素子と前記第４の自己消弧型素子がオンの時は前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子がオフになるように、かつ、前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子がオンの時は前記第１の自己消弧型素子と第４の自己消弧型素子がオフになるように、前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを切り替え、
対象の前記モータに接続された前記接続スイッチを前記磁気エネルギー回生スイッチ接続状態にし、
前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを切り替えるタイミングを調整し、
所定の条件が満たされると、該接続スイッチを前記線路接続状態にする、
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記対象のモータのインダクタンスと前記コンデンサの容量とで定まる共振周波数は、前記交流電源の出力周波数以上の周波数である、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
複数の前記対象のモータに対し順番に、
前記対象のモータに接続された前記接続スイッチを前記磁気エネルギー回生スイッチ接続状態にし、
前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを切り替えるタイミングを調整し、
所定の条件が満たされると、該接続スイッチを前記線路接続状態にする、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記所定の条件が満たされると、前記第１乃至第４の自己消弧型素子を全てオフにした後で、前記対象のモータに接続された前記接続スイッチを前記線路接続状態に切り替える、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記所定の条件が満たされると、前記交流電源により供給される電力が前記コンデンサを介さずに前記磁気エネルギー回生スイッチを介して前記モータに供給されるように前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを制御した後に、前記対象のモータに接続された前記接続スイッチを前記線路接続状態に切り替える、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記所定の条件が満たされると、
前記各自己消弧型素子を全てオフにし、
前記交流電源によって出力される電力が前記コンデンサを介さずに前記磁気エネルギー回生スイッチを介して前記対象のモータに供給されるように各前記自己消弧型素子のオン・オフを制御した後に、
該対象のモータに接続された前記接続スイッチを前記線路接続状態にする、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記所定の条件は、前記制御手段の前記各自己消弧型素子を切り替えるタイミングと前記交流電源の出力する電圧のゼロ交差するタイミングとの位相差が所定の値になることである、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記所定の条件は、前記対象のモータに供給される電圧と電流との位相差が所定の値になることである、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記モータの誘導起電力を検出する電圧計を更に備え、
前記所定の条件は、前記交流電源の出力する電圧と前記対象のモータの誘導起電力とが略同位相・略同電圧になることである、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記コンデンサの容量は可変であり、
前記制御手段は、前記対象のモータに対応して前記コンデンサの容量を調整する、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
前記自己消弧型素子は、寄生ダイオードを備えた逆導通型半導体スイッチであり、前記ダイオードは該寄生ダイオードである、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
第１と第２の交流端子と、第１と第２の直流端子と、第１から第４のダイオードと、第１から第４の自己消弧型素子と、コンデンサとを備え、前記第１の交流端子には交流電源と前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードが、前記第１の直流端子には前記第１のダイオードのカソードと前記第３のダイオードのカソードと前記コンデンサの一方の極が、前記第２の直流端子には前記第２のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのアノードと前記コンデンサの他方の極が、前記第２の交流端子には前記第３のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのカソードとが接続され、前記第１のダイオードに前記第１の自己消弧型素子が、前記第２のダイオードに前記第２の自己消弧型素子が、前記第３のダイオードに前記第３の自己消弧型素子が、前記第４のダイオードに前記第４の自己消弧型素子が並列に接続され、前記第１の交流端子に交流電源を接続された磁気エネルギー回生スイッチと、
前記交流電源に接続された線路と、
前記線路とモータとを接続する線路接続状態と、前記磁気エネルギー回生スイッチと当該モータを接続する磁気エネルギー回生スイッチ接続状態と、当該線路接続状態と当該磁気エネルギー回生スイッチ接続状態とのどちらの状態でもないオフ接続状態と、が切り替わる複数の接続スイッチと、
前記自己消弧型素子のオン・オフの切り替えを制御し、前記接続スイッチの接続状態の切り替えを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記交流電源の出力する電圧のゼロ交差するタイミングより早いタイミングで、前記第１の自己消弧型素子と前記第４の自己消弧型素子がオンの時は前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子がオフになるように、かつ、前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子がオンの時は前記第１の自己消弧型素子と第４の自己消弧型素子がオフになるように、前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを切り替え、
前記線路接続状態の前記接続スイッチを磁気エネルギー回生スイッチ接続状態に切り替え、
前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを切り替えるタイミングを調整し、
所定の条件が満たされると、該接続スイッチを前記オフ接続状態にする、
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１３】
第１と第２の交流端子と、第１と第２の直流端子と、第１から第４のダイオードと、第１から第４の自己消弧型素子と、コンデンサとを備え、前記第１の交流端子には交流電源と前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとが、前記第１の直流端子には前記第１のダイオードのカソードと前記第３のダイオードのカソードと前記コンデンサの一方の極とが、前記第２の直流端子には前記第２のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのアノードと前記コンデンサの他方の極とが、前記第２の交流端子には前記第３のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのカソードとが接続され、前記第１のダイオードに前記第１の自己消弧型素子が、前記第２のダイオードに前記第２の自己消弧型素子が、前記第３のダイオードに前記第３の自己消弧型素子が、前記第４のダイオードに前記第４の自己消弧型素子が並列に接続され、前記第１の交流端子に交流電源を接続された磁気エネルギー回生スイッチを用いてモータを制御するモータ制御方法であって、
前記交流電源の出力する電圧のゼロ交差するタイミングより早いタイミングで、前記第１の自己消弧型素子と前記第４の自己消弧型素子がオンの時は前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子がオフになるように、かつ、前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子がオンの時は前記第１の自己消弧型素子と第４の自己消弧型素子がオフになるように、前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを切り替えるステップと、
モータに、前記磁気エネルギー回生スイッチを介して前記交流電源から電力を供給するステップと、
前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを切り替えるタイミングを調整することによって該モータをソフトスタートさせるステップと、
所定の条件が満たされると、該モータを前記磁気エネルギー回生スイッチから電気的に切り離し、当該モータを前記交流電源に接続された線路に併入させるステップと、
を備えることを特徴とするモータ制御方法。
【請求項１４】
第１と第２の交流端子と、第１と第２の直流端子と、第１から第４のダイオードと、第１から第４の自己消弧型素子と、コンデンサとを備え、前記第１の交流端子には交流電源と前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとが、前記第１の直流端子には前記第１のダイオードのカソードと前記第３のダイオードのカソードと前記コンデンサの一方の極とが、前記第２の直流端子には前記第２のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのアノードと前記コンデンサの他方の極とが、前記第２の交流端子には前記第３のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのカソードとが接続され、前記第１のダイオードに前記第１の自己消弧型素子が、前記第２のダイオードに前記第２の自己消弧型素子が、前記第３のダイオードに前記第３の自己消弧型素子が、前記第４のダイオードに前記第４の自己消弧型素子が並列に接続され、前記第１の交流端子に交流電源を接続された磁気エネルギー回生スイッチを用いてモータを制御するモータ制御方法であって、
前記交流電源の出力する電圧のゼロ交差するタイミングより早いタイミングで、前記第１の自己消弧型素子と前記第４の自己消弧型素子がオンの時は前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子がオフになるように、かつ、前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子がオンの時は前記第１の自己消弧型素子と第４の自己消弧型素子がオフになるように、前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを切り替えるステップと、
線路を介して交流電源から電力を供給されるモータを当該線路から電気的に切り離して、前記磁気エネルギー回生スイッチを介して前記交流電源から電力を該モータに供給するステップと、
各前記自己消弧型素子のオン・オフを切り替えるタイミングを調整することによって該モータをソフトストップさせるステップと、
所定の条件が満たされると、前記交流電源から該モータに供給される電力を遮断するステップと、
を備えることを特徴とするモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置、及び、モータ制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
導通する電流の位相を制御する装置として、フルブリッジ型の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｓｗｉｔｃｈ）（以下、「フルブリッジ型ＭＥＲＳ」と呼称する。）が知られている。
【０００３】
フルブリッジ型ＭＥＲＳは、４つの逆導通型半導体スイッチと1つのコンデンサで構成される。フルブリッジ型ＭＥＲＳは、簡単な制御によって電流を制御することが可能である。
【０００４】
特許文献１には、フルブリッジ型ＭＥＲＳを用いて交流電源の電流位相を進めて、誘導性負荷に印加される交流電圧を制御する交流電圧制御装置が開示されている。
この交流電圧制御装置は、交流電源と誘導性負荷の間に直列に接続される。
また、この交流電圧制御装置は、フルブリッジ型ＭＥＲＳのブリッジ回路の対角線上に配置される２つの逆導通型半導体スイッチを1組のペアとし、２組のペアの逆導通型半導体スイッチのオン・オフを切り替える。逆導通型半導体スイッチのオン・オフの切り替えは、交流電源の出力する電圧の周期と同じ周期で行われる。ただし、逆導通型半導体スイッチのオン・オフを切り替えるタイミングは、交流電源の出力電圧の正負が切り替わるゼロ交差のタイミングより早められる。
これによって、特許文献１に記載の交流電圧制御装置は、交流電源が出力する電流の位相を進めることで、誘導性負荷の抵抗成分に印可される電圧を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０５８６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の交流電圧制御装置を用いると、電流位相を進めて、誘導性負荷に供給される電力の力率を変動させることができる。
例えば、特許文献１に記載の交流電圧制御装置をモータの駆動に利用すると、モータに供給される電力の力率を低い値から高い値に変動させることによって、モータをソフトスタートさせて定格運転に移行することができる。
【０００７】
しかし、特許文献１の交流電圧制御装置を用いて複数のモータを駆動させ定格運転に移行させるには、モータの個数と同じ個数のフルブリッジ型ＭＥＲＳを必要とし、システム全体の大きさ、コストが増大するという問題があった。
そのため、１つのフルブリッジ型ＭＥＲＳを用いて複数のモータを駆動させる方法が求められていた。
【０００８】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、１つのフルブリッジ型ＭＥＲＳを用いて、複数のモータをそれぞれ始動させて定格運転に移行させることができる、モータ制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、１つのフルブリッジ型ＭＥＲＳを用いて、複数のモータをそれぞれ定格運転からソフトストップさせることができる、モータ制御装置及び制御方法を提供することを他の目的とする。
また、本発明は、モータの内部インダクタンスによらずに、モータを安定してソフトスタートさせることができるモータ制御装置及び制御方法を供給することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るモータ制御装置は、
第１と第２の交流端子と、第１と第２の直流端子と、第１から第４のダイオードと、第１から第４の自己消弧型素子と、コンデンサとを備え、前記第１の交流端子には交流電源と前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとが、前記第１の直流端子には前記第１のダイオードのカソードと前記第３のダイオードのカソードと前記コンデンサの一方の極とが、前記第２の直流端子には前記第２のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのアノードと前記コンデンサの他方の極とが、前記第２の交流端子には前記第３のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのカソードとが接続され、前記第１のダイオードに前記第１の自己消弧型素子が、前記第２のダイオードに前記第２の自己消弧型素子が、前記第３のダイオードに前記第３の自己消弧型素子が、前記第４のダイオードに前記第４の自己消弧型素子が並列に接続され、前記第１の交流端子に交流電源を接続された磁気エネルギー回生スイッチと、
前記交流電源に接続された線路と、
前記線路とモータとを接続する線路接続状態と、前記磁気エネルギー回生スイッチと当該モータを接続する磁気エネルギー回生スイッチ接続状態と、当該線路接続状態と当該磁気エネルギー回生スイッチ接続状態とのどちらの状態でもないオフ接続状態と、が切り替わる複数の接続スイッチと、
前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフの切り替えと、前記接続スイッチの接続状態の切り替えと、を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記交流電源の出力する電圧のゼロ交差するタイミングより早いタイミングで、前記第１の自己消弧型素子と前記第４の自己消弧型素子がオンの時は前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子がオフになるように、かつ、前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子がオンの時は前記第１の自己消弧型素子と第４の自己消弧型素子がオフになるように、前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを切り替え、
対象の前記モータに接続された前記接続スイッチを前記磁気エネルギー回生スイッチ接続状態にし、
前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを切り替えるタイミングを調整し、
所定の条件が満たされると、該接続スイッチを前記線路接続状態にする、
ことを特徴とする。
【００１０】
例えば、前記対象のモータのインダクタンスと前記コンデンサの容量とで定まる共振周波数は、前記交流電源の出力周波数以上の周波数である。
【００１１】
例えば、前記制御手段は、
複数の前記対象のモータに対し順番に、
前記対象のモータに接続された前記接続スイッチを前記磁気エネルギー回生スイッチ接続状態にし、
前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを切り替えるタイミングを調整し、
所定の条件が満たされると、該接続スイッチを前記線路接続状態にする。
【００１２】
例えば、前記制御手段は、前記所定の条件が満たされると、前記第１乃至第４の自己消弧型素子を全てオフにした後で、前記対象のモータに接続された前記接続スイッチを前記線路接続状態に切り替える。
【００１３】
例えば、前記制御手段は、前記所定の条件が満たされると、前記交流電源により供給される電力が前記コンデンサを介さずに前記磁気エネルギー回生スイッチを介して前記モータに供給されるように前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを制御した後に、前記対象のモータに接続された前記接続スイッチを前記線路接続状態に切り替える。
【００１４】
例えば、前記制御手段は、前記所定の条件が満たされると、
前記各自己消弧型素子を全てオフにし、
前記交流電源によって出力される電力が前記コンデンサを介さずに前記磁気エネルギー回生スイッチを介して前記対象のモータに供給されるように各前記自己消弧型素子のオン・オフを制御した後に、
該対象のモータに接続された前記接続スイッチを前記線路接続状態にする。
【００１５】
例えば、前記所定の条件は、前記制御手段の前記各自己消弧型素子を切り替えるタイミングと前記交流電源の出力する電圧のゼロ交差するタイミングとの位相差が所定の値になることである。
【００１６】
例えば、前記所定の条件は、前記対象のモータに供給される電圧と電流との位相差が所定の値になることである。
【００１７】
また、前記モータの誘導起電力を検出する電圧計を更に備え、
前記所定の条件は、前記交流電源の出力する電圧と前記対象のモータの誘導起電力とが略同位相・略同電圧になることであってもよい。
【００１８】
また、前記コンデンサの容量は可変であり、
前記制御手段は、前記対象のモータに対応して前記コンデンサの容量を調整する。
【００１９】
例えば、前記自己消弧型素子は、寄生ダイオードを備えた逆導通型半導体スイッチであり、前記ダイオードは該寄生ダイオードである。
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るモータ制御装置は、
第１と第２の交流端子と、第１と第２の直流端子と、第１から第４のダイオードと、第１から第４の自己消弧型素子と、コンデンサとを備え、前記第１の交流端子には交流電源と前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードが、前記第１の直流端子には前記第１のダイオードのカソードと前記第３のダイオードのカソードと前記コンデンサの一方の極が、前記第２の直流端子には前記第２のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのアノードと前記コンデンサの他方の極が、前記第２の交流端子には前記第３のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのカソードとが接続され、前記第１のダイオードに前記第１の自己消弧型素子が、前記第２のダイオードに前記第２の自己消弧型素子が、前記第３のダイオードに前記第３の自己消弧型素子が、前記第４のダイオードに前記第４の自己消弧型素子が並列に接続され、前記第１の交流端子に交流電源を接続された磁気エネルギー回生スイッチと、
前記交流電源に接続された線路と、
前記線路とモータとを接続する線路接続状態と、前記磁気エネルギー回生スイッチと当該モータを接続する磁気エネルギー回生スイッチ接続状態と、当該線路接続状態と当該磁気エネルギー回生スイッチ接続状態とのどちらの状態でもないオフ接続状態と、が切り替わる複数の接続スイッチと、
前記自己消弧型素子のオン・オフの切り替えを制御し、前記接続スイッチの接続状態の切り替えを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記交流電源の出力する電圧のゼロ交差するタイミングより早いタイミングで、前記第１の自己消弧型素子と前記第４の自己消弧型素子がオンの時は前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子がオフになるように、かつ、前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子がオンの時は前記第１の自己消弧型素子と第４の自己消弧型素子がオフになるように、前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを切り替え、
前記線路接続状態の前記接続スイッチを磁気エネルギー回生スイッチ接続状態に切り替え、
前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを切り替えるタイミングを調整し、
所定の条件が満たされると、該接続スイッチを前記オフ接続状態にする、
ことを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係るモータ制御方法は、
第１と第２の交流端子と、第１と第２の直流端子と、第１から第４のダイオードと、第１から第４の自己消弧型素子と、コンデンサとを備え、前記第１の交流端子には交流電源と前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとが、前記第１の直流端子には前記第１のダイオードのカソードと前記第３のダイオードのカソードと前記コンデンサの一方の極とが、前記第２の直流端子には前記第２のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのアノードと前記コンデンサの他方の極とが、前記第２の交流端子には前記第３のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのカソードとが接続され、前記第１のダイオードに前記第１の自己消弧型素子が、前記第２のダイオードに前記第２の自己消弧型素子が、前記第３のダイオードに前記第３の自己消弧型素子が、前記第４のダイオードに前記第４の自己消弧型素子が並列に接続され、前記第１の交流端子に交流電源を接続された磁気エネルギー回生スイッチを用いてモータを制御するモータ制御方法であって、
前記交流電源の出力する電圧のゼロ交差するタイミングより早いタイミングで、前記第１の自己消弧型素子と前記第４の自己消弧型素子がオンの時は前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子がオフになるように、かつ、前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子がオンの時は前記第１の自己消弧型素子と第４の自己消弧型素子がオフになるように、前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを切り替えるステップと、
モータに、前記磁気エネルギー回生スイッチを介して前記交流電源から電力を供給するステップと、
前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを切り替えるタイミングを調整することによって該モータをソフトスタートさせるステップと、
所定の条件が満たされると、該モータを前記磁気エネルギー回生スイッチから電気的に切り離し、当該モータを前記交流電源に接続された線路に併入させるステップと、
を備えることを特徴とする。
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係るモータ制御方法は、
第１と第２の交流端子と、第１と第２の直流端子と、第１から第４のダイオードと、第１から第４の自己消弧型素子と、コンデンサとを備え、前記第１の交流端子には交流電源と前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとが、前記第１の直流端子には前記第１のダイオードのカソードと前記第３のダイオードのカソードと前記コンデンサの一方の極とが、前記第２の直流端子には前記第２のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのアノードと前記コンデンサの他方の極とが、前記第２の交流端子には前記第３のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのカソードとが接続され、前記第１のダイオードに前記第１の自己消弧型素子が、前記第２のダイオードに前記第２の自己消弧型素子が、前記第３のダイオードに前記第３の自己消弧型素子が、前記第４のダイオードに前記第４の自己消弧型素子が並列に接続され、前記第１の交流端子に交流電源を接続された磁気エネルギー回生スイッチを用いてモータを制御するモータ制御方法であって、
前記交流電源の出力する電圧のゼロ交差するタイミングより早いタイミングで、前記第１の自己消弧型素子と前記第４の自己消弧型素子がオンの時は前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子がオフになるように、かつ、前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子がオンの時は前記第１の自己消弧型素子と第４の自己消弧型素子がオフになるように、前記第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを切り替えるステップと、
線路を介して交流電源から電力を供給されるモータを当該線路から電気的に切り離して、前記磁気エネルギー回生スイッチを介して前記交流電源から電力を該モータに供給するステップと、
各前記自己消弧型素子のオン・オフを切り替えるタイミングを調整することによって該モータをソフトストップさせるステップと、
所定の条件が満たされると、前記交流電源から該モータに供給される電力を遮断するステップと、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、１つのフルブリッジ型ＭＥＲＳを用いて、複数のモータをそれぞれソフトスタートさせて定格運転に移行させることができる。
更に、本発明によれば、モータの内部インダクタンスによらずに、複数のモータを安定してそれぞれ駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、図１のモータ制御装置により位相を進められた交流電流の例を示す図である。
【図３】図１のモータ制御装置の制御と進められる交流電流の位相との関係の例を示す図である。
【図４】図１のモータ制御装置のマニュアルモード処理のフローチャートを示す図である。
【図５】図１のモータ制御装置のオートモード処理のフローチャートを示す図である。
【図６】（ａ）乃至（ｃ）は図１のモータ制御装置のフルブリッジ型ＭＥＲＳのＧＢモードを示す図である。
【図７】図１のモータ制御装置の応用例を示す図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は図１のモータ制御装置のフルブリッジ型ＭＥＲＳのＢＰＰモードの動作を示す図である。
【図９】図１のモータ制御装置の応用例を示す図である。
【図１０】図１のモータ制御装置の応用例を示す図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は図１０のモータ制御装置の、フルブリッジ型ＭＥＲＳのコンデンサの容量の調整に用いるテーブルの例を示す図である。
【図１２】図１０のモータ制御装置の、フルブリッジ型ＭＥＲＳのコンデンサの容量の調整に用いるテーブルの例を示す図である。
【図１３】図１のモータ制御装置の応用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態に係るモータ制御装置を、図面を参照して説明する。
【００２６】
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係るモータ制御装置１０は、１つの交流電源ＶＳを用いて、ｎ個のモータＭｉ（ただし、ｉは１からｎまでの整数であるとする）を駆動させる。
【００２７】
このモータ制御装置１０は、図１に示すようにフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００と、線路１５０と、複数の接続スイッチＳＷＭｉと、制御回路２００と、から構成されている。
フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００は、４つの逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４と、コンデンサＣＭと、交流端子ＡＣ１，ＡＣ２と、直流端子ＤＣＰ，ＤＣＮと、から構成されている。
【００２８】
交流電源ＶＳは、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００の交流端子ＡＣ１と、線路１５０の一端部と、制御回路２００と、に接続されている。
フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００の交流端子ＡＣ２は、複数の接続スイッチＳＷＭｉの第１の端子Ｔ１ｉに接続されている。
線路１５０の他端部は複数の接続スイッチＳＷＭｉの第２の端子Ｔ２ｉに接続されている。
複数の接続スイッチＳＷＭｉの第３の端子Ｔ３ｉは、それぞれモータＭｉに接続されている。
【００２９】
フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００の逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４は、ダイオード部ＤＳＷ１乃至ＤＳＷ４と、ダイオード部ＤＳＷ１乃至ＤＳＷ４に並列に接続されたスイッチ部ＳＳＷ１乃至ＳＳＷ４と、スイッチ部ＳＳＷ１乃至ＳＳＷ４に配置されたゲートＧＳＷ１乃至ＧＳＷ４と、から構成されている。
逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４は、例えば、Ｎチャンネル型シリコンＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。
【００３０】
交流端子ＡＣ１は、ダイオード部ＤＳＷ１のアノードとダイオード部ＤＳＷ２のカソードとが接続され、直流端子ＤＣＰは、ダイオード部ＤＳＷ１のカソードとダイオード部ＤＳＷ３のカソードとコンデンサＣＭの正極とが接続され、直流端子ＤＣＮは、ダイオード部ＤＳＷ２のアノードとダイオード部ＤＳＷ４のアノードとコンデンサＣＭの負極とが接続され、交流端子ＡＣ２は、ダイオード部ＤＳＷ３のアノードとダイオード部ＤＳＷ４のカソードとが接続されている。
【００３１】
接続スイッチＳＷＭｉは、接続スイッチＳＷＭ１から接続スイッチＳＷＭｎまでのｎ個ある。
接続スイッチＳＷＭｉは、例えば、サイリスタやトライアック等の半導体スイッチや機械的にオン・オフを切り替えるメカニカルスイッチ等から構成されている。
【００３２】
制御回路２００の出力は、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４のゲートＧＳＷ１乃至ＧＳＷ４と、接続スイッチＳＷＭ１乃至ＳＷＭｎに接続される。
制御回路２００は、例えば、コンパレータ、フリップフロップ、タイマ、メモリ等から構成されている。
【００３３】
次に、モータ制御装置１０の各部の機能と動作について説明する。
【００３４】
逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４は、スイッチ部ＳＳＷ１乃至ＳＳＷ４のオン・オフに連動してオン・オフが切り替わる。
ゲートＧＳＷ１乃至ＧＳＷ４にオン信号が入力されるとスイッチ部ＳＳＷ１はオンになり、ゲートＧＳＷ１乃至ＧＳＷ４にオフ信号が入力されるとスイッチ部ＳＳＷ１乃至ＳＳＷ４はオフになる。
逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４は、スイッチ部ＳＳＷ１乃至ＳＳＷ４がオンの場合、ダイオード部ＤＳＷ１乃至ＤＳＷ４がオンのスイッチ部ＳＳＷ１乃至ＳＳＷ４によって短絡する。スイッチ部ＳＳＷ１乃至ＳＳＷ４がオフの場合、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４は、ダイオード部ＤＳＷ１乃至ＤＳＷ４が機能する。
逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４は、制御回路２００の出力するゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４により、オン・オフを切り替える。
【００３５】
フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００は、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４のオン・オフが切り替わることにより、交流電源ＶＳから供給される電力の力率を調整してモータＭｉに供給する。
【００３６】
コンデンサＣＭは、モータＭｉ内部のインダクタンスに蓄えられた磁気エネルギーを電荷の形で静電エネルギーとして蓄える。
コンデンサＣＭは、モータＭｉの内部インダクタンスとの共振周波数ｆｒが交流電源ＶＳの電源周波数ｆより大きくなるように、容量が調整されている。
共振周波数ｆｒが電源周波数ｆより大きいと、交流電源ＶＳの出力電圧の半周期の間に、コンデンサＣＭはモータＭｉの内部インダクタンスに蓄えられた磁気エネルギーを一時的に静電エネルギーとして蓄え、蓄えた静電エネルギーを完全に回生する。
【００３７】
線路１５０は、モータＭｉの定格運転時に、交流電源ＶＳから供給される電力をモータＭｉに供給する。
線路１５０を介してモータＭｉに供給される電力の力率は、モータＭｉの内部インダクタンスにより遅れ力率になる。
【００３８】
接続スイッチＳＷＭｉは、第１の端子Ｔ１ｉと第３の端子Ｔ３ｉとを電気的に接続する状態と、第２の端子Ｔ２ｉと第３の端子Ｔ３ｉとを電気的に接続する状態と、第１の端子Ｔ１ｉと第２の端子Ｔ２ｉと第３の端子Ｔ３ｉとの全ての端子間を電気的に遮断するオフ状態と、の３つの接続状態を切り替える。
第１の端子Ｔ１ｉと第３の端子Ｔ３ｉが接続されると、交流電源ＶＳから供給される電力が、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を介してモータＭｉに供給される。
第２の端子Ｔ２ｉと第３の端子Ｔ３ｉが接続されると、交流電源ＶＳから供給される電力が、線路１５０を介してモータＭｉに供給される。
第３の端子Ｔ３ｉに、第１の端子Ｔ１ｉと第２の端子Ｔ２ｉとがともに接続されない場合は、交流電源ＶＳから供給される電力はモータＭｉに供給されない。
接続スイッチＳＷＭｉは、制御回路２００の出力する切替信号ＳＭｉにより、接続状態が切り替わる。
【００３９】
制御回路２００は、図示しないモード切替スイッチによって、マニュアルモードとオートモードとを切り替える。制御回路２００は、マニュアルモード時は、予め記憶されたマニュアルモード処理に従い、オートモード時は予め記憶されたオートモード処理に従って、ゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４を逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４のゲートＧＳＷ１乃至ＧＳＷ４に，切替信号ＳＭ１乃至ＳＭｎを接続スイッチＳＷＭ１乃至ＳＷＭｎに出力する。マニュアルモード処理とオートモード処理との詳細は後述される。
【００４０】
ゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４は、オン信号とオフ信号とからなり、交流電源ＶＳの供給する交流電圧の周期とほぼ同一の周期で、オン信号とオフ信号とが切り替わる。
制御回路２００は、交流電源ＶＳから供給される電圧の極性の変化（電圧のゼロ交差）に対して位相を進めて、ゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４のオン信号・オフ信号を切り替える。
ゲート信号ＳＧ１がオン信号の時、ゲート信号ＳＧ２はオフ信号であり、ゲート信号ＳＧ１がオフ信号の時、ゲート信号ＳＧ２はオン信号である。また、ゲート信号ＳＧ１とＳＧ４とは同一の信号で、ゲート信号ＳＧ２とＳＧ３とは同一の信号である。
【００４１】
ゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４のオン信号・オフ信号が切り替わるタイミングによって、交流電源ＶＳからフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を介してモータＭｉに供給される電力の力率が変化する。
【００４２】
制御回路２００の出力するゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４と、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を介して供給される電力との関係は、例えば、図２のようになる。
図２は、交流電源ＶＳの出力電圧のゼロ交差のタイミングＺＣより１２０°早く逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４を切り替えるように設定した場合の、交流電源ＶＳから供給される電流と電圧を示す図である。
図２（ａ）は負荷電流と電源電圧の変化を示すものである。なお、電源電圧は０．１倍にしてプロットしてある。
図２（ｂ）は、逆導通型半導体スイッチＳＷ１及びＳＷ４のペアと、逆導通型半導体スイッチＳＷ２及び３のペアと、のオン・オフの変化を示すものである。交流電源ＶＳの出力電圧が負から正になるゼロ交差のタイミングＺＣより１２０°早い時点からは逆導通型半導体スイッチＳＷ２乃至ＳＷ３がオンで逆導通型半導体スイッチＳＷ１，ＳＷ４がオフに、タイミングＺＣより６０°遅い時点からは逆導通型半導体スイッチＳＷ１，ＳＷ４がオンで逆導通型半導体スイッチＳＷ２，ＳＷ３がオフになる。逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４のオン・オフは、１８０度毎に繰り返し切り替わる。
【００４３】
フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００がない場合ではモータＭｉの内部インダクタンスによって遅れ力率になるはずの電力が、図２を見るとわかるように、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を介すことによって進み力率になる。
【００４４】
ゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４のオン信号とオフ信号との切り替えのタイミングと、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を介して供給される電力の力率との関係は、例えば、図３のようになる。なお、比較のために、図３にフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を介さずに供給される電力の力率も示してある。
コンデンサＣＭの容量は、ゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４のオン信号とオフ信号の切り替えが交流電源の出力電圧のゼロ交差のタイミングより６０°早い場合、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を介して供給される電力の力率が略１になるように調節されている。
図３を見るとわかるように、ゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４のオン信号とオフ信号の切り替えが交流電源の出力電圧のゼロ交差のタイミングより９０°早い場合、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を介して供給される電力の進み力率の値が、線路１５０を介して供給される電流の遅れ力率の値とほぼ等しくなる。
また、ゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４のオン信号とオフ信号の切り替えが交流電源の出力電圧のゼロ交差のタイミングより１５０°早い場合、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を介して供給される電力の進み力率の値が略０になる。
制御回路２００が、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４のオン・オフを切り替えるタイミングを調整することで、力率が調整される。
【００４５】
また、制御回路２００は、各接続スイッチＳＷＭ１乃至ＳＷＭｎに切替信号ＳＭ１乃至ＳＭｎによって接続スイッチＳＷＭｉの接続状態を切り替える。制御回路２００は、切替信号ＳＭ１乃至ＳＭｎを出力すると、各接続スイッチＳＷＭ１乃至ＳＷＭｎの接続状態を記憶する。また、制御回路２００には、接続スイッチＳＷＭ１乃至ＳＷＭｎとモータＭ１乃至Ｍｎと対応が予め記憶される。
【００４６】
次に、制御回路２００のマニュアルモードとオートモードについて説明する。
制御回路２００が、マニュアルモードとオートモードとのそれぞれのモードに従って、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４と接続スイッチＳＷＭｉとを切り替えることにより、モータＭ１乃至Ｍｎは駆動し線路１５０に併入される。
【００４７】
マニュアルモードで制御回路２００は、図４のフローチャートに示すマニュアルモード処理に従って各スイッチを切り替える。
マニュアルモードになると、制御回路２００はモータを駆動させる指示があるまで待機する（ステップＳ１０１）。
例えばユーザに、接続スイッチＳＷＭｉに接続されたモータＭｉを駆動するよう指示される（ステップＳ１０２）と、制御回路２００は、交流電源ＶＳの出力する交流電圧の位相を読み取り、読み取った交流電圧のゼロ交差より１５０°早いタイミングで、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４のオン・オフを繰り返し切り替える（ステップＳ１０３）。
【００４８】
制御回路２００は、次に、指示されたモータＭｉに接続された接続スイッチＳＷＭｉを切り替え、第１の端子Ｔ１ｉと第３の端子Ｔ３ｉとを接続させる（ステップＳ１０４）。
第１の端子Ｔ１ｉと第３の端子Ｔ３ｉが接続されることで、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を介して交流電源ＶＳから力率の低い電力がモータＭｉに供給される。
【００４９】
制御回路２００は、予め設定された変化量で、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４を切り替えるタイミングを遅らせ続ける（ステップＳ１０５）。
逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４が切り替えるタイミングは１５０°早いタイミングから徐々に９０°早いタイミングに近づく。
これに伴い、交流電源ＶＳの出力する電流位相が徐々に遅れ、進み力率であった交流電源ＶＳの出力電力の力率が上昇する。
力率が上昇すること伴い、モータＭｉに供給される有効電力が上昇し、モータＭｉの回転数が上昇する。
【００５０】
逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４を切り替えるタイミングと交流電源ＶＳの出力のゼロ交差との位相差が略９０°になると、モータＭｉは定常運転になる。制御回路２００は、接続スイッチＳＷＭｉを切り替えて、第１の接続端子Ｔ１ｉと第３の接続端子Ｔ３ｉとの接続を解除し、第２の接続端子Ｔ２ｉと第３の接続端子Ｔ３ｉとを接続させる（ステップＳ１０６）。
第２の接続端子Ｔ２ｉと第３の接続端子Ｔ３ｉが接続されることで、モータＭｉが線路１５０に併入される。
【００５１】
制御回路２００は、再びユーザによる指示があるまで待機し（ステップＳ１０１）、ユーザの指示がありしだい（ステップＳ１０２）、上記ステップＳ１０３乃至ステップＳ１０６を実行する。
【００５２】
制御回路２００のマニュアルモード処理によってモータ制御装置１０は、１つのフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を用いて、任意のモータＭｉをソフトスタートさせ、駆動が完了したモータＭｉを線路１５０に併入させて定格運転に移行させることができる。
【００５３】
オートモードで制御回路２００は、図５のフローチャートに示すオートモード処理に従い、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４と、接続スイッチＳＷＭ１乃至ＳＷＭｎを制御する。
【００５４】
制御回路２００は、例えばユーザの指示に応答して、以下に述べる動作を開始する。
【００５５】
全ての接続スイッチＳＷＭ１乃至ＳＷＭｎがＯＦＦ状態である場合に、例えばユーザよって、制御回路２００が、オートモードでのモータＭ１乃至Ｍｎの駆動を指示された（ステップＳ２０１）とする。
制御回路２００は、例えばメモリに記憶している接続スイッチＳＷＭｉの接続状況を参照し、モータＭ１乃至Ｍｎの中で線路１５０に併入されていないものがあるか否かを調べる（ステップＳ２０２）。
例えばモータＭ１が線路１５０に併入されていなければ（ステップＳ２０２が“ＹＥＳ”）、制御回路２００は、交流電源ＶＳの出力に同期して、交流電源ＶＳの出力する電圧のゼロ交差するポイントより、略１５０°早いタイミングで、逆導通型半導体スイッチＳＷ１と逆導通型半導体スイッチＳＷ４のペアと、逆導通型半導体スイッチＳＷ２と逆導通型半導体スイッチＳＷ３のペアと、を交互にオン・オフを切り替える（ステップＳ２０３）。
その後、制御回路２００は、接続スイッチＳＷＭ１を切り替え、第１の端子Ｔ１１と第３の端子Ｔ３１とを接続し（ステップＳ２０４）、交流電源ＶＳの出力する電圧のゼロ交差するポイントより早めるタイミングを１５０°から遅くしていく（ステップＳ２０５）。
【００５６】
交流電源ＶＳの出力のゼロ交差より逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４を切り替えるタイミングが略９０°になりと、モータＭ１が定常運転になる。制御回路２００は、接続スイッチＳＷＭ１を切り替えて第２の端子Ｔ２１と第３の端子Ｔ３１とを接続する（ステップＳ２０６）。これにより、モータＭ１が線路１５０に併入される。
【００５７】
モータＭ１を線路１５０に併入すると、再び制御回路２００は、接続スイッチＳＷＭｉの接続状況を参照し、モータＭ１乃至Ｍｎの中で線路１５０に併入されていないものがあるか否かを調べる（ステップＳ２０２）。
例えば、モータＭ２が線路１５０に併入されていなければ、制御回路２００は、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４のオン・オフを切り替えるタイミングを交流電源ＶＳの出力する電圧のゼロ交差より１５０°早くし（ステップＳ２０３）、接続スイッチＳＷＭ２の第１の端子Ｔ１２と第３の端子Ｔ３２とを接続して（ステップＳ２０４）、モータ２を上述のステップでソフトスタートさせる（ステップＳ２０５，Ｓ２０６）。
全ての対象のモータＭｉが線路１５０に併入されていれば（ステップＳ２０２が“ＮＯ”）、制御回路２００は一連の処理を終了する。
【００５８】
以上のように、制御回路２００のオートモード処理によって、モータ制御装置１０は、モータＭ１乃至Ｍｎを順次ソフトスタートさせ、線路１５０に併入させて定常運転に移行させることができる。
【００５９】
（実施形態２）
上記実施形態１では、モータ制御装置１０は、モータＭｉをソフトスタートさせると、接続スイッチＳＷＭｉを、第１の端子Ｔ１ｉと第３の端子Ｔ３ｉとの接続から、第２の端子Ｔ２ｉと第３の端子Ｔ３ｉとの接続へと切り替えて、モータＭｉを線路１５０に併入させる。
この動作に加えて、モータＭｉを線路１５０に併入させる前に（図４のステップＳ１０５−Ｓ１０６間，図５のステップＳ２０５−Ｓ２０６間）、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を後述のＧＢ（Ｇａｔｅ  Ｂｌｏｃｋ）モードやＢＰＰ（Ｂｙ−Ｐａｔｈ  Ｐａｉｒ）モードにしてもよい。
【００６０】
ＧＢモードは、全ての逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４をオフすることによって、電流を遮断させるモードである。
【００６１】
制御回路２００は、モータＭｉを線路１５０に併入させる前に（図４のステップＳ１０５−Ｓ１０６間，図５のステップＳ２０５−Ｓ２０６間）に、ゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４のうち、オン信号のゲート信号をオフ信号に切り替え、オフ信号のゲート信号はそのまま維持する。オンの逆導通型半導体スイッチがオフになることで全ての逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４がオフになる。
【００６２】
ＧＢモード時のフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を流れる電流の経路は、図６（ａ）〜（ｃ）のようになる。図６（ａ）〜（ｃ）は、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００以外を省略して表記されている。また、電流の流れる経路を実線で、電流の流れない経路を波線で表記し、電流の流れる向きを矢印で示している。
交流端子ＡＣ１から交流端子ＡＣ２に流れる電流は、図６（ａ）のように、オフの逆導通型半導体スイッチＳＷ１を通りコンデンサＣＭの正極に流れ、コンデンサＣＭの陰極から流れる電流は、オフの逆導通型半導体スイッチＳＷ４を通り交流端子ＡＣ２に流れる。
交流端子ＡＣ２から交流端子ＡＣ１に流れる電流は、図６（ｂ）のように、オフの逆導通型半導体スイッチＳＷ３を通りコンデンサＣＭの正極に流れ、コンデンサＣＭの陰極から流れる電流は、オフの逆導通型半導体スイッチＳＷ２を通り交流端子ＡＣ２に流れる。
交流電源ＶＳから出力される電流は交流なので、この電流は、図６（ａ）の経路と図６（ｂ）の経路とを繰り返して流れる。
図６（ａ）の経路及び図６（ｂ）の経路において電流が流れている場合に、コンデンサＣＭの電圧が交流電源ＶＳの出力する電圧以上になると、回路内のインダクタンスに蓄えられた磁気エネルギーをコンデンサＣＭが吸収して、図６（ｃ）のように、電流を遮断する。
【００６３】
ソフトスタートさせたモータＭｉを線路１５０に併入させる前に、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００をＧＢモードにすると、図６に示したように、モータＭｉに給電される電力は一時的に遮断される。電流が遮断されるため、接続スイッチＳＷＭｉを切り替える際にスナバエネルギーが発生しない。
【００６４】
ＢＰＰモードは、交流電源ＶＳから給電される電力を、コンデンサＣＭを迂回してモータＭｉに供給するモードである。
ＢＰＰモードには更にＳＢＰ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｂｙ−Ｐａｓｓ）モードとＰＢＰ（Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｂｙ−Ｐａｓｓ）モードとがある。
ＢＰＰモードにする場合は、例えば、図７に示すようにコンデンサＣＭの電圧を計測する電圧計１０５を更に接続する。
制御回路２００は、コンデンサＣＭに電荷が蓄積されていればフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００をＳＢＰモードに、コンデンサＣＭに電荷が蓄積されていなければフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００をＰＢＰモードにする。
【００６５】
ＳＢＰモードは、逆導通型半導体スイッチＳＷ１，ＳＷ３のペア、または、逆導通型半導体スイッチＳＷ２，ＳＷ４のペアのどちらか一方のペアを共にオンし、他方のペアを共にオフすることによって、交流電源ＶＳから給電される電流を、位相をずらすこと無しに、モータＭｉに供給するモードである。
制御回路２００は、例えば、逆導通型半導体スイッチＳＷ２，ＳＷ４のペアがオンに、逆導通型半導体スイッチＳＷ１，ＳＷ３のペアがオフになるように、ゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４を出力する。
ＳＢＰモードにおいて、コンデンサＣＭに蓄積される電荷の量は変化しない。
【００６６】
ＳＢＰモード時のフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を流れる電流の経路は、図８（ａ），（ｂ）のようになる。図８（ａ），（ｂ）は、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００以外を省略して表記されている。また、電流の流れる経路を実線で、電流の流れない経路を波線で表記し、電流の流れる向きを矢印で示している。
【００６７】
逆導通型半導体スイッチＳＷ１，ＳＷ３のペアがオンで、逆導通型半導体スイッチＳＷ２，ＳＷ４のペアがオフの時、交流電源ＶＳの出力する交流電流は、図８（ａ）のように流れる。
交流電流は、オンの逆導通型半導体スイッチＳＷ１とオンの逆導通型半導体スイッチＳＷ３とを通り流れる。
【００６８】
逆導通型半導体スイッチＳＷ２，ＳＷ４のペアがオンで、逆導通型半導体スイッチＳＷ１，ＳＷ３のペアがオフの時、交流電源ＶＳの出力する交流電流は、図８（ｂ）のように流れる。
交流電流は、オンの逆導通型半導体スイッチＳＷ２とオンの逆導通型半導体スイッチＳＷ４とを通り流れる。
【００６９】
このようにフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００がＳＢＰモードの場合、交流電流は、オンの逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４を介して流れる。
【００７０】
ＰＢＰモードは、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４を全てオンにすることによって、交流電源ＶＳから給電される電流を、位相をずらすこと無しに、モータＭｉに供給するモードである。
制御回路２００は、ゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４を全てオン信号にして出力する。電流は、図８（ａ）と（ｂ）に示す、オンの逆導通型半導体スイッチＳＷ１とオンの逆導通型半導体スイッチＳＷ３とを通る経路と、オンの逆導通型半導体スイッチＳＷ２とオンの逆導通型半導体スイッチＳＷ４とを通る経路との２つの経路でフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を流れる。
電流が２つの経路を並列に流れるために、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４にかかる電流負担がＳＢＰモードの場合と比較して半分になる。
【００７１】
また、モータＭｉを線路１５０に併入する前にフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００をＢＰＰモードにすると、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を介してモータＭｉに供給される電流の位相と、線路１５０を介してモータＭｉに供給される電流の位相と、が同相になるので、接続スイッチＳＷＭｉを切り替える際の接続スイッチＳＷＭｉに加わる電気的な衝撃が少なくなる。
当然、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００をＧＢモードにした後に、ＢＰＰモードにしてからモータＭｉを線路１５０に併入してもよい。
【００７２】
（実施形態３）
また、図９に示すように、交流電源ＶＳから出力される電圧とその位相を検出する電圧計１１０と、モータＭｉの誘導起電力とその位相を検出する電圧計１２ｉとをそれぞれ接続し、ＧＢモード時に電圧計１１０と電圧計１２ｉの検出する電圧が略同電位・略同位相になった場合に、モータＭｉを線路１５０に併入させてもよい。
制御回路２００は、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００をＧＢモードにし、電圧計１１０の検出する電圧と電圧計１２ｉの検出する電圧を比較する。制御回路２００は、電圧計１１０の検出する電圧と電圧計１２ｉの検出する電圧との大きさと、位相が略同一になると、自動的に接続スイッチＳＷＭｉを切り替えて、モータＭｉを線路１５０に併入させる。
【００７３】
モータＭｉの誘導起電力と、交流電源ＶＳから出力される電圧値と位相が略同一になるタイミングで接続スイッチＳＷＭｉを切り替えることにより、モータＭｉを線路１５０に同期併入させることができるため、線路１５０への併入時のモータＭｉに与える衝撃を低減することができる。
【００７４】
また、ＧＢモードにした後、交流電源ＶＳの出力とモータＭｉの誘導起電力とが略同電位・略同位相になった時に、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００をＳＢＰモードに移行してから、接続スイッチＳＷＭｉを切り替えて、モータＭｉを線路１５０に併入させてもよい。
【００７５】
以上説明したように、モータ制御装置１０は、１つのフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００によって、モータＭ１乃至Ｍｎをそれぞれソフトスタートさせて定格運転に移行させることができる。
【００７６】
（実施形態４）
上記実施形態１乃至３では、モータ制御装置１０は、モータＭ１乃至Ｍｎをそれぞれソフトスタートさせて定格運転に移行させた。
しかし、制御回路２００がフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００の４つの逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４のオン・オフを切り替えることによって交流電源ＶＳからフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を介してモータＭｉに供給される電力の力率を調整し、力率を調整することによってモータＭｉをソフトストップさせることも可能である。
【００７７】
例えば、制御回路２００が接続スイッチＳＷＭｉを切り替えて、線路１５０に併入されているモータＭｉをフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００に接続し、制御回路２００がゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４を調整してモータＭｉに供給される電力の力率を徐々に落とすことで、モータＭｉを停止させることができる。
【００７８】
この場合、例えば、制御回路２００は、まず逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４のオン・オフを切り替えるタイミングを交流電源ＶＳの出力のゼロ交差から９０°早める。制御回路２００は、次に、ソフトストップさせたい対象のモータＭｉに接続された接続スイッチＳＷＭｉを切り替え、モータＭｉを線路１５０から切り離してフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００に接続する。モータＭｉには、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を介して、線路１５０を介して供給される電力と同じ力率の電力が、交流電源ＶＳから供給される。制御回路２００は、次に、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４を切り替えるタイミングを徐々に早めていき、交流電源ＶＳの出力のゼロ交差より１５０°早めたところで、接続スイッチＳＷＭｉをオフにして交流電源ＶＳからモータＭｉに供給される電力を遮断する。モータＭｉに供給される電力は、制御回路２００の動作に伴って力率が徐々に落ちるため、モータＭｉをソフトストップすることができる。
【００７９】
また、モータＭｉを線路１５０から切り離してフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００に接続する前に、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を上述のＳＢＰモードにしてもよい。制御回路２００は、ＳＢＰモードのフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００に対象のモータＭｉを接続した後で、ゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４を調整して、モータＭｉをソフトストップさせる。
【００８０】
（実施形態５）
モータは素材やスペック等によって、その内部インダクタンスにばらつきがある。そのため、モータの内部インダクタンスとコンデンサＣＭの共振周波数ｆｒにもばらつきが生まれ、共振周波数ｆｒが電源周波数ｆを下回るなどして制御性が悪くなる。
よって、それぞれのモータに対応して共振周波数ｆｒが電源周波数ｆより大きくなるようにコンデンサＣＭの容量を調整すれば、制御性を担保することができる。
【００８１】
以下、第１実施形態のモータ制御装置１０において、コンデンサＣＭの容量が可変で、駆動対象のモータに対応してコンデンサＣＭの容量を調整することで、モータのインダクタンスの違いによる制御のばらつきが少ない実施形態について説明する。
本実施形態にかかるモータ制御装置２０は、図１０に示すように、図１のフルブリッジ型ＭＥＲＳ１００のコンデンサＣＭの代わりに、直流端子ＤＣＰ−ＤＣＮ間に、コンデンサＣＭｊ（ｊは１からｍまでの整数）とコンデンサ変更スイッチＳＷＣｊの直列回路が、並列に接続されている。
【００８２】
コンデンサＣＭｊは、ｍ個のコンデンサ群である。
コンデンサ変更スイッチＳＷＣｊは、例えば、スイッチング用のトランジスタで、オンのコンデンサ変更スイッチＳＷＣｊに接続されたコンデンサＣＭｊの容量が有効になり、図１のコンデンサＣＭの容量として機能する。
【００８３】
制御回路２００は、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を介して電力を供給する対象のモータＭｉの内部インダクタンスに対応したコンデンサＣＭｊを接続するように、コンデンサ変更スイッチＳＷＣｊのオン・オフを切り替える。
モータＭｉの内部インダクタンスに合わせてコンデンサＣＭｊが選択されることによって、モータの内部インダクタンスのばらつきによる共振周波数ｆｒのばらつきは少なくなり、制御性がよくなる。
【００８４】
例えば、制御回路２００に、図１１（ａ），（ｂ）に示すような、モータＭｉと対応するコンデンサＣＭｊの関係を示すテーブルを予め記憶させる。この対応付けは、モータＭｉとコンデンサＣＭｊによって定まる共振周波数ｆｒは、交流電源ＶＳの出力周波数より大きく、かつ、共振周波数ｆｒのばらつきが少ないように予め決定される。
【００８５】
図１１（ａ）のテーブルは、モータＭｉ（または接続スイッチＳＷＭｉ）の識別番号と、モータＭｉ駆動時に用いられるコンデンサＣＭｊの識別番号と、が対応付けられて記憶されている。
図１１（ｂ）のテーブルは、予めそのインダクタンスの範囲によって分類されたモータＭｉの識別情報と、コンデンサＣＭ１乃至ＣＭ３の識別情報と、が対応付けられて記憶されている。
【００８６】
制御回路２００は、オフ状態の接続スイッチＳＷＭｉを切り替え第１の端子Ｔ１ｉと第３の端子Ｔ３ｉとを接続する前に、例えば、図１１（ａ）に示すテーブルを参照し、コンデンサ変更スイッチＳＷＣｊのオン・オフを切り替えて、駆動させる対象のモータＭｉに対応するコンデンサＣＭｊを接続する。
こうすることで、対象のモータＭｉに適したコンデンサＣＭｊが自動的に接続され、モータＭｉの駆動がより安定する。
【００８７】
また、制御回路２００は、オフ状態の接続スイッチＳＷＭｉを切り替え第１の端子Ｔ１ｉと第３の端子Ｔ３ｉとを接続する際に、例えば、図１１（ｂ）に示すテーブルを参照し、コンデンサ変更スイッチＳＷＣｊを切り替え、モータＭｉのクラスに対応するコンデンサＣＭｊを接続する。
この場合、クラスの数と同じだけのコンデンサを用意すればよく、コンデンサの数が少なくてすむ。対象のモータの種類が複数ある場合、その種類に対応してクラス分けすると、特に有効である。
【００８８】
また、ｍ個のコンデンサのうち、ｊ個目のコンデンサＣＭｊの容量を、ａ×２＾（ｊ−１）Ｆにすることによりコンデンサの数を減らすこともできる。ただし、ａは任意の実数とする。このｍ個のコンデンサＣＭｊの組み合わせによって実現される容量は、２＾ｍ−１種類になる。
そのため、ｍ個のコンデンサＣＭｊで、２＾ｍ−１個のモータに対して細かく容量を調整することができる。
この場合、例えば、制御回路２００は、図１２に示すような、モータＭｉとコンデンサＣＭｊの組み合わせとの対応を示すテーブルを予め記憶する。図１２のテーブルで、モータＭｉの行の１となっているコンデンサはモータＭｉを駆動させる場合に並列に接続され、０となっているコンデンサはモータＭｉを駆動させる場合には使用されないことを意味する。
制御回路２００は、オフ状態の接続スイッチＳＷＭｉを切り替え第１の端子Ｔ１ｉと第３の端子Ｔ３ｉとを接続する際に、テーブルを参照し、モータＭｉに対応する組み合わせのコンデンサ変更スイッチＳＷＣｊを切り替える。これにより、モータＭｉに対して適切な組み合わせのコンデンサＣＭｊが並列に接続され、その合成容量とモータＭｉのインダクタンスとで共振周波数ｆｒが定まる。よって、この共振周波数ｆｒが交流電源ＶＳの出力周波数ｆより大きく、かつばらつきが少なくなるように、コンデンサＣＭｊの組み合わせを選択することにより、制御性が向上する。
【００８９】
以上のように、モータ制御装置２０によれば、モータＭｉの内部インダクタンスによらずに、モータＭｉを安定してソフトスタートさせることができる。
【００９０】
尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施形態に限られるものではない。
【００９１】
上記実施形態では、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００の４つの逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４を切り替えるタイミングと交流電源ＶＳの出力する電圧のゼロ交差との位相差が略９０°になったら、制御回路２００はモータＭｉを線路１５０に併入するとして説明した。もちろん、タイミングはこれに限定されない。
例えば、位相差が別の値になるタイミングであったりしてもよいし、交流電源ＶＳから出力される電流と電圧の位相差が所定の値になるタイミングであってもよい。
例えば、図１３に示すように、電流計１３０によって交流電源ＶＳから出力される電流の位相を検出して制御回路２００に入力し、制御回路２００は、交流電源ＶＳの出力する電圧と電流の位相差が所定の値になると、モータＭｉを線路１５０に併入する。
例えば、交流電源ＶＳの出力の力率が所定の値になるタイミングをとってもよいが、電圧と電流との位相差が所定の値になることと実質的に違いはない。
また、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００をＧＢモードにするタイミングについても同様のことがいえる。
【００９２】
また、上記実施形態２では、コンデンサＣＭが複数のコンデンサＣＭｊから構成されるとして説明したが、コンデンサＣＭがバラクタダイオードなどの可変キャパシタンス素子であってもよい。
コンデンサＣＭがバラクタダイオードであれば、例えば、制御回路２００は、モータＭｉを駆動させるときのバラクタダイオードの印加電圧と、を予め記憶し、駆動させるモータＭｉ毎にコンデンサＣＭに印加する電圧を調整すればよい。
【００９３】
また、上記実施形態では、オートモードにおいて、全ての接続スイッチＳＷＭ１乃至ＳＷＭｎがオフの時（全てのモータが駆動していない時）を例にして説明したが、全ての接続スイッチＳＷＭｉがオフである必要はない。
第２の端子Ｔ２ｉと第３の端子Ｔ３ｉが接続され、すでに線路１５０を介して電力を受けて定常運転しているモータＭｉがあってもよい。
【００９４】
また、上記実施形態では、オートモードの時は、全てのモータＭ１乃至Ｍｎをソフトスタートさせて定格運転に移行させたが、運転する対象のモータのみをソフトスタートさせて定格運転に移行させてもよい。
この場合、制御回路２００は、例えばユーザに指定されたモータに対応づけられた対象フラグをセットし、対象フラグがセットされているモータをオートモード処理の対象とする。
これにより、駆動対象のモータを自由に選択でき、かつ、駆動対象のモータにすでに定格運転しているモータが含まれているとしても、駆動対象のモータをそれぞれソフトスタートさせて定格運転に移行することができる。
【００９５】
また、コンデンサＣＭに高インピーダンスの抵抗を並列に接続してもよい。これによって、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を使用しない間は、コンデンサＣＭに蓄えられた静電エネルギーは、並列に接続された抵抗によって消費されるので、安全性が高まる。
【００９６】
例えば、上記実施形態では、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４は、スイッチとその寄生ダイオードからなるＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴとして説明した。しかし、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４は、逆導電型のスイッチであればよく、電界効果トランジスタや、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ：Ｇａｔｅ  Ｔｕｒｎ−Ｏｆｆ  ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）などの自己消弧型素子や、ダイオードと自己消弧型素子の組み合わせでもよい。
【００９７】
また、制御回路２００は、上述した制御をする回路として説明したが、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶手段を備えたマイコン（マイクロコンコントローラ）などのコンピュータであってもよい。
この場合は、例えば、上述した動作するプログラムを、予めマイコンに記憶させればよい。
【符号の説明】
【００９８】
１０，２０  モータ制御装置
ＶＳ  交流電源
１００  フルブリッジ型ＭＥＲＳ
１０５，１１０，１２ｉ（ｉは１からｎの整数）  電圧計
１３０  電流計
２００  制御回路
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４  逆導通型半導体スイッチ
ＤＳＷ１，ＤＳＷ２，ＤＳＷ３，ＤＳＷ４  ダイオード部
ＳＳＷ１，ＳＳＷ２，ＳＳＷ３，ＳＳＷ４  スイッチ部
ＧＳＷ１，ＧＳＷ２，ＧＳＷ３，ＧＳＷ４  ゲート
ＣＭ，ＣＭｊ（ｊは１からｍの整数）  コンデンサ
ＳＷＭｉ  接続スイッチ
ＳＷＣｊ  コンデンサ変更スイッチ
【図１】
2011151950.tif 000003
【図２】
2011151950.tif 000004
【図３】
2011151950.tif 000005
【図４】
2011151950.tif 000006
【図５】
2011151950.tif 000007
【図６】
2011151950.tif 000008
【図７】
2011151950.tif 000009
【図８】
2011151950.tif 000010
【図９】
2011151950.tif 000011
【図１０】
2011151950.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2011151950.tif 000014
【図１３】
2011151950.tif 000015