(57)【要約】【課題】磁界の歪みに起因して発生するトルクムラを軽減すること。【解決手段】三相モータなどの多相モータの相電流を検出し、ｄ軸、ｑ軸などの二相回転座標に変換して、変換後の電流を所望の値に制御する制御系を含むモータ駆動制御装置であって、電流制御系に座標変換後の電流の高調波成分を遮断もしくは減衰する手段を設けることを特徴とするものである。これによって、モータ固有の磁束の高調波歪み情報を用いることなく、磁束の高調波歪みに対して強制的に電流を一定に保とうとする制御動作が緩和され、発電電圧が高くて余分なトルクを発生しやすい場合には、電流が少なくなり、発電電圧が低くてトルクが不足しやすい場合には、電流が多くなるので、トルクリップルが低減される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相モータの相電流を検出し、二相座標に変換して、変換後の電流を所望の値に制御する制御系を含むモータ駆動制御装置であって、電流制御系に座標変換後の電流の高調波成分を遮断もしくは減衰する手段を設けたことを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項２】
多相モータは永久磁石を回転子に含み、永久磁石の回転位相に基づいた二相座標であることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動制御装置。
【請求項３】
高調波成分の遮断もしくは減衰手段として、モータの回転位相変化に同期した遅延手段を含むことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動制御装置。
【請求項４】
遮断もしくは減衰させる高調波として、モータの電気周波数の５倍の周波数成分を含むことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は永久磁石を回転子とするモータの駆動制御に関するものであり、特に、永久磁石が引き起こすトルクムラを抑制する制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石を回転子とするモータは回転子側で銅損を発生しないので、高効率なモータとなるという利点がある反面、永久磁石を含む回転子と固定子とで発生する磁界が滑らかな正弦波状にすることが難しく、トルクリップルを生じてしまう。
【０００３】
この磁界の歪みに着目し、歪みの影響を打ち消して一定トルクとなるような電流を流すことにより、トルクリップルを少なくする方法が開示されている。
【０００４】
上記文献の概要を説明する。図４は、従来のモータ制御装置における電流制御の電流波形図である。図４（ａ）の波形図に示すように、一般的な正弦波電流制御でも、誘起電圧の歪みの影響があり、図５（ａ）に示すトルクリップルの６次高調波が発生している。次に、図４（ｂ）の波形図は電流が正弦波に近づくように制御を行ったものであり、モータ相電流の歪みは非常に少なくなっている。しかしながら、図５（ｂ）に示すようにトルクリップルの６次高調波は増加してしまっている。次に、図４（ｃ）の波形図は、磁界の５次高調波歪みをもとに、積極的に高調波電流を流して、トルクが一定になるように制御を行うときの電流波形であり、図４（ａ）よりも電流の歪みが増大しているものの、図５（ｃ）に示すようにトルクリップルの６次成分は非常に少なくなっている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】吉本、北島ほか「ＩＰＭＳＭの高調波電流制御」電気学会  回転機研究会  ＲＭ−０３−５０（２００３年７月１１日発表）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記非特許文献の手法を実現するには、磁界の歪みの度合いを事前に知っておく必要がある。ところが磁界の歪みはモータの構造によって異なり、事前に多くの情報を用いることになる。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、事前に磁界の歪みの度合いを知ることなくトルク変動を抑圧することができるモータ駆動制御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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のモータ駆動制御装置は、多相モータの相電流を検出し、二相座標に変換して、変換後の電流を所望の値に制御する制御系を含むモータ駆動制御装置であって、電流制御系に座標変換後の電流の高調波成分を遮断もしくは減衰する手段を設けることを特徴とするものである。
【０００８】
これによって、磁束の高調波歪みに対して強制的に電流を一定に保とうとする制御動作が緩和され、発電電圧が高くて余分なトルクを発生しやすい場合には電流が少なくなり、発電電圧が低くてトルクが不足しやすい場合には電流が多くなるので、トルクリップルが低減される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のモータ駆動制御装置は、モータ固有の高調波歪みのパラメータを用いることな
く、トルクリップルを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、三相モータなどの多相モータの相電流を検出し、ｄ軸、ｑ軸などの二相回転座標に変換して、変換後の電流を所望の値に制御する制御系を含むモータ駆動制御装置であって、電流制御系に座標変換後の電流の高調波成分を遮断もしくは減衰する手段を設けることを特徴とするものである。
【００１１】
これによって、モータ固有の磁束の高調波歪み情報を用いることなく、磁束の高調波歪みに対して強制的に電流を一定に保とうとする制御動作が緩和され、発電電圧が高くて余分なトルクを発生しやすい場合には電流が少なくなり、発電電圧が低くてトルクが不足しやすい場合には電流が多くなるので、トルクリップルが低減される。
【００１２】
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。
【００１３】
（実施の形態１）
図１において、直流電源５に三相ブリッジ回路４を接続し、三相ブリッジ回路４の出力にモータ１を接続する。モータ１の駆動制御は、モータ１への電流を電流検出器６，７で検出し、回転検出器２でモータ１の回転状況を検出し、モータ１への印加電圧の発生精度を向上させるために、直流電源５の電圧を検出し、それらの結果にもとづいて、制御回路３にて三相ブリッジ回路４へ制御信号を与えることにより、モータ１の駆動を実現する。
【００１４】
以上のように構成されたモータ駆動制御装置における、制御回路３の動作・作用を説明する。
【００１５】
図２は、制御回路３における動作の流れを示すブロック線図である。図２において、外部から速度指令ω*が入力され、回転位相検出器２により得られた検出位相を微分して得られた速度ωと比較回路２０２で比較される。比較結果は速度誤差としてＰＩ補償手段２０３に送られる。ＰＩ補償手段２０３では、速度が安定するような補償演算を行い、演算結果を電流分配手段２０４に送る。電流分配手段２０４では、モータ１の電流をｄ軸成分、ｑ軸成分に変換した場合の電流指令値を設定する。その分配度合いはＰＩ補償手段２０３の出力結果によって設定するものとする。電流分配手段２０４で得られたｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令は、比較手段２０５，２０６に送られ、実際のモータから検出されたｄ軸電流、ｑ軸電流と比較され、その差をそれぞれＰＩ補償手段２０７、２０８へと送る。ＰＩ補償手段２０７、２０８の出力は、櫛型フィルタ２５１、２５２に送られる。櫛型フィルタ２５１，２５２の詳細は図３を用いて別途説明する。櫛型フィルタ２５１，２５２の出力は、３相／２相変換手段２０９におくられ、モータ１の各相に印加すべき電圧情報に変換される。各相への電圧情報は比較回路２１１に送られ、キャリア信号（図示せず）と比較され、三相ブリッジ回路４の各相へのＯＮ／ＯＦＦ信号に変換され、三相ブリッジ回路４の各相へと送られる。
【００１６】
三相ブリッジ回路４にて作成された擬似交流電圧は、モータ１に印加されて回転駆動を実現する。モータ１と三相ブリッジ回路４との間に電流センサ６，７を設けて、モータ１への相電流を計測する。なお、モータ１は三相モータであり、電流センサを設けていない相の電流は、モータ１への流入電流の総和がゼロになることから導くことができる。モータ１の相電流情報を２相／３相変換手段に入力し、ｄ軸電流、およびｑ軸電流に変換し、比較手段２０５，２０６にて、それぞれの電流指令値と比較することにより、電流制御系を構成する。モータ１の回転位置θは、回転位置検出器２により検出され、その情報を微分手段２２３にて部分することにより回転速度情報ωに変換でき、速度指令ω*と比較す
ることにより、速度制御系を構成し、所望の速度となる制御が実現される。さらにまた、回転位置情報θは、３相／２相変換手段２０９、２相３相変換手段２１０に入力することにより、それぞれの変換を行う。また、櫛型フィルタ２５１，２５２においても、櫛型特性を発生するためにも用いる。
【００１７】
図３（ａ）は櫛型フィルタ２５１，２５２の具体構成例を示す回路ブロック図である。図３（ａ）において、フィルタ入力信号は、比較手段５０３と高域通過フィルタ５０１へと送られる。高域通過フィルタ５０１の出力は１／５周期遅延手段５０２に送られる。１／５周期遅延手段５０２の出力は比較手段５０３へと送られ、入力信号と比較演算され結果を櫛型フィルタ出力として用いる。ここで１／５周期遅延手段５０２は、１／５周期に相当する期間の遅延を行うものであり、モータの回転数に応じて遅延時間は変化する。たとえば、図２における位置検出器２の情報を用いて回転位相が１／５回転分に相当する時間の遅延を行うようにする。
【００１８】
図３（ｂ）は（ａ）の回路の周波数−振幅特性である。信号の周波数が非常に低いところでは、振幅比は１倍であり、周波数が５倍およびその整数倍のところで、振幅比がゼロになる。すなわち、５次高調波を遮断する特性である。
【００１９】
図３（ａ）のような櫛型フィルタを挿入することにより、５次の高調波が遮断されるので、磁束の５次高調波歪みに対して一定電流を保つ制御が動作しなくなり、磁束が強くて発電電圧が高まっているときには、電流が少なくなるので、発生するトルクの増大を防止し、磁束が弱くて発電電圧が低くなっているときには、電流が増加するので、発生するトルクの減少が防止され、磁束の高調波歪みに起因するトルクリップルが低減される。
【００２０】
また、電流制御動作が弱くなっているのは５次高調波の周波数のみであり、その他の周波数領域では制御動作が弱くならないので、モータの駆動の性能を損なうこともない。
【００２１】
なお、磁束の高調波歪みが５次以外にも存在し、トルクリップルの点で無視できない場合には、例えば７次高調波などの成分が遮断できる櫛型フィルタを直列に挿入することにより改善できることは明白である。また、櫛型フィルタ２５１，２５２とＰＩ補償手段２０７、２０８との順序は逆になっていても同様の効果があることも明白である。
【００２２】
また、図３にて櫛型フィルタの構成例を示したが、この構成例に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上のように、本発明にかかるモータ駆動制御装置では、モータの磁束の高調波歪みの情報を用いることなく、歪に起因するトルクリップルを低減できるので、精度が必要な工作機械などの産業用装置や、騒音を敬遠する家庭用洗濯機をはじめとする電化機器などの用途に適用できる。
【００２４】
なお、本発明の実施例では、モータの回転位置検出に検出器を設置した場合で説明しているが、モータの電圧と電流から、モータの発電電圧位相を時々刻々割り出して駆動する、位置センサレス駆動でも同様の駆動を行えるのは明白であり、回転位置検出器を使用するのが困難な、家庭用エアコンや冷蔵庫などの圧縮機の低振動低騒音駆動にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置の全体構成図
【図２】本発明の実施の形態１における制御回路の動作を示すブロック線図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における櫛型フィルタのブロック図（ｂ）本発明の実施の形態１における櫛型フィルタの周波数−振幅特性を示す図
【図４】従来のモータ制御装置における電流制御の電流波形図
【図５】従来のモータ制御装置におけるトルクリップル特性を示す図
【符号の説明】
【００２６】
１  モータ
４  三相ブリッジ回路
２５１、２５２  櫛型フィルタ
５０２  遅延手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008099509.tif 000006
【図５】
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