(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータ（１０）と、
少なくとも１つの電子制御ユニット（２０）と、
少なくとも１つの電源ユニット（３０）とを備え、
前記電源ユニット（３０）によって前記電動モータ（１０）が電気的に駆動され、
前記電子制御ユニット（２０）によって前記電源ユニット（３０）が電気的に命令される、
周期的な負荷がかけられる電動モータ用の予測制御システムにおいて、
両方とも前記電子制御ユニット（２０）によって実現される前記電動モータの平均速度制御装置と電気的な位置観測装置とを備え、前記電動モータ（１０）の平均速度を計算するように前記平均速度制御装置が構成され、前記電動モータ（１０）の各位置での瞬間速度（Ｖｉ）をモニタかつ記憶し各位置によって前記電動モータ（１０）の瞬間制御速度（Ｖｃ）を推定するように前記位置観測装置が構成され、モニタした前記平均速度に基づき平均電圧（Ｖｍ）を計算するように前記電子制御ユニット（２０）が構成され、制御電圧値（Ｖ制御）によって前記電動モータ（１０）を電気的に駆動するように前記電源ユニット（３０）が構成され、前記瞬間制御速度（Ｖｃ）を前記電動モータ（１０）の前記平均速度で除算した結果を前記平均電圧（Ｖｍ）に掛けることによってこの制御電圧値（Ｖ制御）を計算することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記電動モータ（１０）がブラシレス直流タイプのものであることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記電動モータ（１０）の各相での電圧を制御するように構成された１組の電源スイッチ（ＳＷ２Ｎ）を前記電源ユニット（３０）が備えることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記電動モータ（１０）の電流の振幅が前記電動モータ（１０）での誘導電圧の振幅に正比例するように前記制御電圧値（Ｖ制御）を計算することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記瞬間制御速度（Ｖｃ）が、前記電動モータ（１０）の以前の周回でモニタされた値であることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
速度観測器を構成するように前記位置観測装置が動作することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記速度観測器が、前記位置センサからの応答をモニタするように構成されたタイマであることを特徴とする、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
整流位置のそれぞれにある間に一定の電圧を前記電動モータ（１０）に加えるように構成されていることを特徴とする、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記電動モータ（１０）の各位置で加えられる前記一定の電圧が、各位置で測定された回転に基づいて与えられることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記電動モータ（１０）の速度の読み取り値を最適化するように構成されたフィルタを用いることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
周期的な負荷がかけられる電動モータ（１０）用の予測制御方法であって、
ｉ）前記電動モータ（１０）の平均速度を計算するステップと、
ｉｉ）前記ステップの前記平均速度を用いて平均電圧（Ｖｍ）を計算するステップと、
ｉｉｉ）前記電動モータ（１０）の各位置での瞬間速度（Ｖｉ）をモニタするステップと、
ｉｖ）前記ステップで計算した１つまたは複数の瞬間速度（Ｖｉ）の値を記憶するステップと、
ｖ）前記電動モータ（１０）の各位置により前記電動モータ（１０）の瞬間制御速度（Ｖｃ）を推定するステップと、
ｖｉ）前記瞬間制御速度（Ｖｃ）を前記電動モータ（１０）の前記平均速度で除算した結果を前記平均電圧（Ｖｍ）に掛けることによって計算される制御電圧値（Ｖ制御）で前記電動モータ（１０）を電気的に駆動するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１から１０で規定される前記制御システムによって前記ｉ）〜ｖｉ）のステップが実行されることを特徴とする、請求項１１に記載の電動モータ（１０）用の予測制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却システム内のコンプレッサのように周期的な負荷を駆動する際の電気エネルギー消費の効率を最適化することを目的とした、ブラシレス直流台形タイプの永久磁石モータを制御するように特に設計されたシステムに関する。
【０００２】
また、本発明は、この種類のモータ用の制御方法も提供し、この方法は今回特許請求の範囲に記載したシステム内で実行される。
【背景技術】
【０００３】
ブラシレス直流タイプの永久磁石モータは、低価格かつ高性能が求められる用途で常に評判になっている。ブラシレス直流タイプのモータは逆さまに取り付けられた直流モータに似ており、永久磁石はロータに取り付けられる。直流モータではスイッチとブラシにより電流の反転が行われるが、ブラシレス直流モータの場合には、ステータのコイルを駆動する電力インバータによって電流が反転される。
【０００４】
エネルギーを消費する際に最大のトルクと最高の効率を得るには、モータの各相で電流を誘導電圧と同期させることが必要である。これは、モータ軸に連結したセンサを用いるか、またはモータの各相で誘導電圧もしくは電流を観測することによって実行可能である。モータ軸に連結したセンサには、モータの設計に余分な要素が追加され、その解決手段による最終的なコストが大幅に増加してしまうという欠点がある。その上、スペースに限りがあったり、モータがさらされる環境自体のために、これらのタイプのセンサを用いることが不可能になるおそれがある。このために、大抵は、電圧または電流の観測器を用いることが最良の選択になる。
【０００５】
北米特許第６９２２０２７号には、電圧比較器、コンデンサおよび抵抗器によって構成されるネットワークで構築される電圧観測器を用いる技法が開示されている。その比較器の出力は、モータ駆動の整流の瞬間を決定するマイクロプロセッサに送られる。その解決手段ではマイクロプロセッサにより処理されるが、多くの外付けの部品を用いる必要がある。
【０００６】
ＡＮＤＲＩＣＨらは、モータの３つの相を表示し、数学的に扱い、次いでそれらを互いに比較して、モータの整流の瞬間を決定する技法を用いている。この技法の利点は、モータの位置を決定する際のアナログ回路がなくなり、モータの機械的な構造に応じて観測器の調整に自由度が与えられ、部品のパラメタの変動に対する感度がより低くなり、かつ回路を較正する可能性が与えられることである。
【０００７】
ブラシレス直流モータは、冷却システムに適用されるコンプレッサを駆動する際に用いることができる。このタイプの用途は、本発明の範囲内に定められる周期的な負荷の条件を充足する。このタイプのモータを冷却システムに適用する目的は、システムの冷却能力を変動させることであり、その能力は、冷却流を変化させることによって制御することができる。そしてその冷却流量は、モータの平均速度に正比例する。したがって、制御装置の主な仕様は平均回転速度の制御とすべきである。
【０００８】
コンプレッサの働きは、吸引段階と圧縮段階の２つの動作段階に分けることができる。吸引は、各サイクルの最初に行われ、シリンダ内でピストンが後退することを特徴とする。この処理の間、シリンダは冷却流体で充填される。そして、ピストンがその変位の方向を逆転したときに、圧縮サイクルが始まる。この段階の間、シリンダ内部で流体が圧縮される。流体の圧縮により、機械的な１周回を完了した結果生じる平均のトルクよりはるかに大きなトルクが発生する。機械的な周回ごとにこの振舞いが繰り返されることを念頭に置くと、モータが動作する間のトルクの変動に周期的な振舞いを見ることができる。
【０００９】
機械的な１周回中のトルクの変動により、モータ速度の変動が引き起こされ、圧縮サイクル中にモータの速度が減少する。一般に、機械的な１周回の中でモータの瞬間速度を調整するための制御動作には、圧縮サイクル中の速度を相殺するようなオフセットがない。コンプレッサを駆動するために開発された制御装置は、冷却システムにとって重要なものは平均の冷却流（これは基本的には平均回転速度によって定義される）の制御であるということを前提としている。
【００１０】
しかしながら、モータの平均速度の単純な制御では、吸引サイクルおよび圧縮サイクル中の回転の変動に起因して、電流の波形に歪みが現れる恐れがある。電流波形のこの変形は、エンジンの力率が低下することに起因して電気エネルギーの消費の効率を減少させるため、望ましくない。
【００１１】
例えば圧縮サイクルを念頭に置くと、トルクが増加することによって引き起こされる速度の低下に起因して、モータの誘導電圧は振幅が低下することに留意されたい。従来の制御装置はモータにかけられる平均電圧を変更するようには機能せず、このために、モータのコイルにかけられる電位（これは、インバータによってかけられる電圧とモータの誘導電圧との間の差分として定義される）の差分が増加する。モータのコイルにかけられる電位の差分が増加すると、圧縮サイクル中の電流が増加することになる。同様に、吸引サイクルでは、モータの誘導電圧の振幅が低下することに起因して電流が減少する。
【００１２】
したがって、モータでかけられる電流が圧縮サイクル中に増加し、吸引サイクル中に減少する。この振舞いは誘導電圧の振舞いと正反対であり、誘導電圧は圧縮サイクル中に減少し、吸引サイクル中に増加する。電圧と電流の間でこのように振舞いが逆転していることは、電流の波形が誘導電圧の波形と異なったものになると減少する因子であるエンジンの力率に影響する。
【発明の概要】
【００１３】
本発明の目的は、周期的な負荷の駆動装置に適用されるブラシレス直流モータの力率を、モータにかけられる電流の波形の調整によって改良することである。電流波形のこの調整は、機械的な１周回中の速度の変動から結果として生じるモータの誘導電圧の変動に起因して実行すべきである。
【００１４】
電流の波形の調整は以前の周回からの情報に基づいており、周期的な負荷の動作の際、機械的な１つの周回から次の周回までに、トルク、速度およびモータで誘導電圧の標準的な波形はほとんど変化すべきではないということを念頭に置いている。本明細書で提案する制御の技法では、負荷のこの周期的な特徴をうまく利用して、モータに加えられる電圧の調整を予測することができる。それは、その制御の技法があたかもモータの負荷を予測し、モータに対するこの変動の影響を予想することができるかのようなものである。そのため、制御装置により、予見されるこの振舞いに基づいて、モータに加えられる電圧に必要な調整を予測することができる。
【００１５】
したがって、本発明の目的は、周期的な負荷にかけられる電動モータ用の予測制御システムおよび予測制御方法を提供することによって達成され、上記のシステムは、電動モータと、少なくとも１つの電子制御ユニットと、少なくとも１つの電源ユニットと、少なくとも１つの電気的な位置観測装置とを有し、電源ユニットによって電動モータが電気的に駆動され、電子制御ユニットによって電源ユニットが電気的に命令され、両方とも電子制御ユニットによって実現される電動モータの平均速度制御装置と位置観測装置とを備え、電動モータの平均速度をモニタするように速度制御装置が構成され、電動モータの各位置での瞬間速度をモニタかつ記憶し各位置によって電動モータの瞬間制御速度を推定するように位置観測装置が構成され、モニタした平均速度に基づき平均電圧を計算するように電子制御ユニットが構成され、制御電圧値によって電動モータを電気的に駆動するように電源ユニットが構成され、瞬間制御速度と平均速度の間で除算をした結果を平均電圧に掛けることによってこの制御電圧値を計算する。
【００１６】
本明細書で述べるように、さらに本発明の目的は、電動モータ用の予測制御方法を提供することによって達成され、上記の方法は、
ｉ）電動モータの平均速度を計算するステップと、
ｉｉ）以前のステップの平均速度を用いて平均電圧を計算するステップと、
ｉｉｉ）電動モータの各位置での瞬間速度をモニタするステップと、
ｉｖ）以前のステップで計算した１つまたは複数の瞬間速度値を記憶するステップと、
ｖ）電動モータの各位置により電動モータの瞬間制御速度を推定するステップと、
ｖｉ）瞬間制御速度と平均速度の間で除算をした結果を平均電圧に掛けることによって計算される制御電圧値で電動モータを電気的に駆動するステップと
を含む。
【００１７】
電流波形の調整を実行するために、上記の制御方法では、モータの各位置での瞬間速度をモニタし記憶する。上記のように、その制御方法では、次いで、速度の制御によって以前に定められた平均電圧に瞬間速度と平均速度の間で除算をしたものを掛けて、モータに加えるべき電圧を変更する。この計算に用いる瞬間速度の情報は、制御装置がモータの振舞いを予測できるようなモータの以前の周回からくるものである。モータに加えられる電圧に行うその修正では、本明細書に記載したやり方で、電流の波形を誘導電圧の波形に類似するようにうまく調整する。
【００１８】
モータに送出される瞬間電圧を変えることで、速度制御のネットワークによって計算される平均電圧を変えることなく、電流のいかなる変化も付与されることも本書では強調する。
【００１９】
説明のために与えた添付の図面を参照して、本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）３相４極であり、電気角度１２０°のレベルでの台形電圧によるブラシレス直流タイプの永久磁石モータの駆動システムのブロック図を表す。この図には、整流器、静電フィルタ、電源スイッチの組により特徴付けられる３相インバータ、永久磁石モータ、電圧観測器、および制御ユニットが含まれる。（ｂ）電動モータの駆動に特有の波形である。
【図２】平均速度制御装置を用いて電動モータを駆動するためのブロック図を示す。この解決手段での制御は、モータの平均速度をモニタすることによる。
【図３】（ａ）モータ軸にかけられる一定の負荷にモータの各相のうちの１つにおいてかけられる平均電圧ＦＡと誘導電圧ＥＡの波形である。（ｂ）この同じ場合でのモータの電流波形を示す。
【図４】（ａ）と（ｃ）は、ある機械的な期間内の異なる瞬間における、モータに加えられる電圧ＦＡと誘導電圧ＥＡの間の差分の詳細である。また、（ｂ）と（ｄ）は、モータ内に結果として生じるそれぞれの電流を示す。
【図５】平均速度の制御方法から結果として生じる、一定の負荷にかけられるモータの３つの相での電流である。その３つの相での電流は、機械的な１周回の中で同一の波形を示す。
【図６】平均速度制御装置によって駆動されるモータにかけられる周期的な負荷の特性曲線である。
【図７】（ａ）誘導電圧ＥＡとモータに加えられる電圧ＦＡの波形を示す。（ｂ）モータ内に結果として生じる電流の波形を示す。誘導電圧ＥＡの変動は、機械的な１周回の中でモータの速度が変動することの直接的な結果である。
【図８】（ａ）最大速度の瞬間中の、モータに加えられる電圧ＦＡと誘導電圧ＥＡの間の差分の詳細である。（ｂ）最大速度の瞬間中に結果として生じる電流である。（ｃ）最小速度の瞬間中の、モータに加えられる電圧ＦＡと誘導電圧ＥＡの間の差分の詳細である。（ｄ）最小速度の瞬間中に結果として生じる電流である。
【図９】平均速度の制御方法から結果として生じる、周期的な負荷にかけられるモータの３つの相での電流を示す。
【図１０】モータの力率を改良するための制御方法のブロック図である。
【図１１】（ａ）誘導電圧ＥＡの波形と本明細書で提案するシステムおよび制御方法によって修正されたモータに加えられる電圧ＦＡの波形とを示す。（ｂ）モータ内に結果として生じる電流の波形を示す。
【図１２】（ａ）最大速度の瞬間中の、誘導電圧ＥＡと本明細書で提案する制御方法によって修正されたモータに加えられる電圧ＦＡとの詳細である。（ｂ）最大速度の瞬間中に結果として生じる電流である。（ｃ）最小速度の瞬間中の、誘導電圧ＥＡと本明細書で提案する制御方法によって修正されたモータに加えられる電圧ＦＡとの詳細である。（ｄ）最小速度の瞬間中に結果として生じる電流である。
【図１３】本発明の対象である制御方法によって修正された、モータの３つの相での電流を示す。
【図１４】本発明の教示に従って速度観測器により取得された各位置での平均速度をモータの実際の速度と共に示す。
【図１５】本発明の教示に従った速度の測定の際に存在する、整流の瞬間により測定された速度と実際の速度の間の差分を特徴とする遅延を示す。
【図１６】本発明の制御ブロック図に配置した、モータの各位置での瞬間速度の記憶部を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１（ａ）は制御図の基本的な機構を示し、（ｂ）は、電動モータ１０、この場合には３相のブラシレス直流タイプの永久磁石モータを４極で台形波により駆動する際に存在する理想的な波形を示す。一例として、以下では、このモータは、残りの図面を解析するために用いられるものとする。しかしながら、ブラシレス直流タイプのいかなる永久磁石モータに対しても本発明は有効である。通常動作のときは、その制御により、電圧および／または電流の観測器の入力を解析し、検出された位置に従って、図１（ｂ）に示した順序でスイッチＳＷ１〜ＳＷ６を駆動する。
【００２２】
また、モータ軸に連結したセンサや誘導電圧または電流の観測器を用いることによってモータの速度を測定できることが知られている。本明細書で提案する機構では図１（ａ）に示すような電圧観測器が用いたが、提示する本発明にはいかなる他の速度測定装置も適用することができる。
【００２３】
図２は、電動モータの平均速度に基づき動作する典型的な制御のブロック図を示す。この機構は、モータと、インバータと、速度をモニタすることができるセンサとを示している。制御装置の構成は、システムによって定められる基準値、または設定値と共にセンサからくる速度についての情報の処理を担う。
【００２４】
そして図３は、軸上に一定の負荷を課した場合についての、従来の平均速度の制御装置によって駆動される電動モータの応答を示す。機械的な１サイクルの間、実際の回転速度は一定のままであるから、一定の負荷条件はこの種類の制御にとって好ましい。速度が一定のこの振舞いは、モータの誘導電圧の波形に反映される。図３（ａ）の通り、誘導電圧は均一の形状を維持する。すなわち、機械的な１サイクルの間に変化しない。結果として、モータ内の電流から生じる波形も均一の振舞いをするとみなされ、図３（ｂ）に示すように機械的な１周回の間に変化しない。
【００２５】
図４（ａ）および（ｃ）は、誘導電圧ＥＡとモータに加えられる電圧ＦＡの間の差分を詳細に説明するものであり、その差分は機械的な１周回内でほぼ一定のままである。図４（ｂ）および（ｄ）は、誘導電圧ＥＡとモータに加えられる電圧ＦＡの間の差分が維持されるために、モータ内に結果として生じる相電流の波形も機械的な１周回内で同一になることを示す。
【００２６】
したがって、図５でわかるように、モータの３つの相に結果として生じる電流の波形は同一であり、機械的な１サイクル中にいかなる種類の歪みも示さない。
【００２７】
しかしながら、モータの軸上の周期的な負荷から来るものと比べたときの、一定の負荷に関する影響の違いを指摘しておくことは重要である。図６は、平均の動作点ＴＭの周りの振動で構成される周期的な負荷の一例を示す。典型的な周期的特徴をもつ負荷は、往復運動をするコンプレッサによって発生する負荷である。従来の平均速度の制御装置によって動作するモータ速度への影響は、平均速度ＲＰＭＭの周りの振動になる。
【００２８】
速度の振動によって誘導電圧ＥＡの振幅に変動が引き起こされるが、その変動を図７に示す。速度制御装置によってモータに加えられる電圧ＦＡは機械的な１周回の間に一定なので、誘導電圧ＥＡが大きくなるほど、モータから結果として生じる電流ＩＡは小さくなる。
【００２９】
したがって、図８（ａ）および（ｂ）で強調してある最大速度の瞬間中に、誘導電圧ＥＡはモータに加えられる電圧ＦＡに非常に近くなる。結果として、電流ＩＡの振幅は減少する。図８（ｃ）および（ｄ）で強調してある最小速度の瞬間中には、逆転現象が起こる。
【００３０】
速度の変動がモータの電流に与える影響を図９にまとめているが、図９では、機械的な１周回中のＩＡ、ＩＢおよびＩＣの各相の電流が歪んでいることがはっきり示されている。誘導電圧が増加する間にモータ内に結果として生じる電流が減少するか、または誘導電圧が減少する間に電流が増加すると、エンジンの力率の低下に直接影響する。
【００３１】
モータの力率を改良するためには、電流が誘導電圧と同じ構成をもつべきである。したがって、例えば本発明で提案したもののような制御システムは、動作電流に低下が起こったときにモータの誘導電圧を低下させ、同時にモータの電流が増加したときにモータの誘導電圧を上昇させるように作用すべきである。
【００３２】
しかし、従来の速度制御装置を用いて起こる現象は全く逆である。モータの機械的な１周回中に誘導電圧に反比例するこの電流の変動により、モータの力率が損なわれ、したがってシステムの効率が減少する。
【００３３】
こうしたことに従って、本明細書で提案するシステムおよび方法の目的は、周期的な負荷の駆動装置に適用されるモータの力率を改良することであり、そのシステムや方法によって電流の波形を調整する。
【００３４】
モータの電流を調整するように作用させるやり方を、図１０のブロック図に示す。
【００３５】
上記の制御は電流の波形を調整するように作用し、モータの瞬間速度と平均速度をモニタする。一方、図１０に示した制御には、リアルタイムでモニタし制御する必要があり、加えて大容量の処理ハードウェアも必要になるという技術的な欠点がある。
【００３６】
本発明の教示の範囲内で、推定し記憶した速度値を扱うようなシステムおよび制御方法が提案され、図１０に示した解決手段で行うのとは異なるように、モータの振舞いをその動作中に予想することが可能になる。
【００３７】
ここで、周期的な負荷にかけられる電動モータ用の予測制御システムと呼ぶ本制御システムは、電動モータ１０と、少なくとも１つの電子制御ユニット２０と、少なくとも１つの電源ユニット３０とを備える。図１は、今回特許請求の範囲に記載した対象を実施する１つの可能性を示す。
【００３８】
さらに、電動モータ１０が電源ユニット３０によって電気的に駆動されるということは言及しておく価値がある。電源ユニット３０は、電動モータ１０の各相の電圧を制御するように構成された１組の電源スイッチＳＷ２Ｎを備える。
【００３９】
同じ図１は、電子制御ユニット２０によって電源ユニット３０が電気的に命令されることを示す。
【００４０】
本発明の革新的な特徴は、電動モータの平均速度制御部と電気的な位置観測装置を制御システムが備え、それらが両方とも電子制御ユニット２０によって実現されるということに関する。
【００４１】
平均速度制御部は特に電動モータ１０の平均速度をモニタするように構成されており、一方、位置観測装置は電動モータ１０の各位置での瞬間速度Ｖｉをモニタし記憶するように構成されている。
【００４２】
したがって、各位置で電動モータ１０の瞬間制御速度Ｖｃを推定することが可能である。
【００４３】
次に、電子制御ユニット２０はモニタした平均速度に基づき平均電圧Ｖｍを計算するように構成されており、一方、電源ユニット３０は制御電圧値Ｖ制御によって電動モータ１０を電気的に駆動するように構成されている。
【００４４】
上記の制御電圧値Ｖ制御は、瞬間制御速度Ｖｃと平均速度ＲＰＭ平均の間で除算をした結果を平均電圧Ｖｍに掛けることによって計算する。
【００４５】
上で述べたことに基づいて、本制御システムは、モータに加えるべき電圧を以下の式に基づき変更する。
【００４６】
【数１】
0005749716.tif 000002
【００４７】
モータに加えられる電圧に行われる修正では、本明細書に記載したように、電流の波形を誘導電圧の波形に類似するようにうまく調整する。図１１（ａ）は、誘導電圧ＥＡの波形とモータに加えられる電圧ＦＡの波形を示す。図１１（ｂ）に示す修正された電流ＩＡの振幅は、それ以降、誘導電圧ＥＡに正比例する。
【００４８】
言い換えると、電動モータ１０の電流の波形が電動モータ１０の誘導電圧の波形に実質的に揃うように制御電圧値Ｖ制御を計算する。
【００４９】
したがって、図１２（ａ）および図１２（ｂ）で強調してある最大速度の瞬間中に、モータに加えられる電圧ＦＡが増加し、電流ＩＡの振幅が増加することになる。図１２（ｃ）および図１２（ｄ）で強調してある最小速度の瞬間中には、その逆の現象が起こる。
【００５０】
ＩＡ、ＩＢおよびＩＣの各相の電流を調整した結果を図１３に示す。不揃いに見えるかも知れないが、今度電流が示した振動は、誘導電圧が示した同じ変動と位相が合っているため、力率を改良するのに都合がよい。
【００５１】
また、瞬間速度Ｖｉが電動モータ１０の以前の周回のサンプルであるから、本発明は、先行技術と比べて有利なことに、周期的な負荷の振舞いを予測するような予測制御システムを有している。
【００５２】
したがって、本発明の教示の範囲内で、単に整流の瞬間に基づく非常に単純な速度観測器を用いることが可能である。このタイプの速度観測器では、各位置での速度は、各位置にとどまる時間に基づいて定義される。この種類の観測器の出力は、図１４に示すように、各位置での平均速度の値と共にサンプルをとった信号である。したがって、位置観測装置は、速度観測器を構成するように動作する。
【００５３】
したがって、速度観測器は、位置センサからの応答をモニタするように構成されたタイマのように動作する。
【００５４】
このため、本発明で計算される平均速度の値は各位置の終端で取得されるが、これは各位置での速度を読み取る際に位置１つ分の遅延があることを意味する。図１５は、整流の瞬間により測定された速度と実際の速度の間の差分を示す。したがって、本発明では、速度を測定する際のこの遅延によって課される制限をうまく克服する。
【００５５】
これに関して、電流の波形の調整は以前の周回の情報に基づいており、周期的な負荷の動作の際、機械的な１つの周回から次の周回までに、トルク、速度およびモータで誘導される電圧の標準的な波形はほとんど変化すべきではないということを念頭に置いている。本明細書で提案する制御の技法では、負荷のこの周期的な特徴をうまく利用して、モータに加えられる電圧の調整を予測することができる。
【００５６】
上記の制御は、本明細書で提案する技法があたかもモータの負荷を予測し、モータに対するこの変動の影響を予想することができるかのようなものである。そのため、制御装置により、予見されるその振舞いに基づいて、モータに加えられる電圧に必要な調整を予測することができる。
【００５７】
電流の波形に調整を行うために、制御システムは、ブロック図で図１６に示したように、モータの各位置での瞬間速度をモニタし記憶する。
【００５８】
本制御システムは、整流位置のそれぞれにある間に一定の電圧を電動モータ１０に加えるように構成されている点を指摘しておくことは重要である。電動モータ１０の各位置で加えられる電圧は、各位置で測定された回転に基づいて与えられる。
【００５９】
好ましくは、今回提案したシステムでは、電動モータ１０の速度の読み取り値を最適化するように構成されたフィルタを用いる。既に述べたように、本発明では好ましくはブラシレス直流タイプの電動モータ１０を対象とするのが理想的である。しかしながら、本発明は同様の特徴をもつモータにも適用することができる。
【００６０】
本発明の更なる特徴では、周期的な負荷にかけられる電動モータ１０用の予測制御方法を考慮する。上記の方法は、
ｉ）電動モータ１０の平均速度を計算するステップと、
ｉｉ）以前のステップの平均速度を用いて平均電圧Ｖｍを計算するステップと、
ｉｉｉ）電動モータ１０の各位置での瞬間速度Ｖｉをモニタするステップと、
ｉｖ）以前のステップで計算した１つまたは複数の瞬間速度値Ｖｉを記憶するステップと、
ｖ）電動モータ１０の各位置により電動モータ１０の瞬間制御速度Ｖｃを推定するステップと、
ｖｉ）瞬間制御速度Ｖｃと平均速度の間で除算をした結果を平均電圧Ｖｍに掛けることによって計算される制御電圧値Ｖ制御で電動モータ（１０）を電気的に駆動するステップと
を含む。
【００６１】
上記の方法は、上記の制御システムによってそのステップを実行するようにするのが理想的である。
【００６２】
上記に照らすと、機械の力率がより大きくなったことに注目し、周期的な負荷を駆動する間の電気エネルギーの消費の点で効率がより高くなったことを見ると、電動モータ１０用のシステムおよび制御方法が提案され、上記のモータの駆動を改良することが可能になったという限りにおいて、本発明によりその目的が達成されたと言うことができる。
【００６３】
好ましい実施形態の一例を説明してきたが、本発明の範囲は、考えられる他の変形も含み、本明細書に添付される特許請求の範囲の内容によってのみ限定され、潜在的な均等物も含むことを理解されたい。
【図１】
0005749716.tif 000003
【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
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【図４（ｄ）】
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【図５】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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【図８（ｃ）】
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【図８（ｄ）】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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【図１２（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【図１２（ｃ）】
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【図１２（ｄ）】
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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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