(57)【要約】【課題】センサレス制御の永久磁石同期モータにおいて、円滑、迅速、確実なモータ起動を実現する。【解決手段】センサレス制御方式の永久磁石同期モータ制御装置Ｅにおいて、所定時間だけ規定方向のモータ電流を流してロータ位置および回転方向を同期させた後に位置センサレス制御へ移行するように起動時のモータ電流を制御する起動制御手段１０を備えた。起動制御手段１０は、正弦波交流における０°〜９０°の位相角度に相当する波形を時間軸方向に引き伸ばした波形の電流を流す波形生成手段２８を備えた。また、起動制御手段１０は、ランプ指令により線形増加する電流を流す。また、起動制御手段１０は、ステップ指令による電流を流す。【選択図】図１
2008245410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサレス制御方式の永久磁石同期モータ制御装置において、
所定時間だけ規定方向のモータ電流を流してロータ位置および回転方向を同期させた後に位置センサレス制御へ移行するように起動時のモータ電流を制御する起動制御手段を備えたことを特徴とする永久磁石同期モータ制御装置。
【請求項２】
前記起動制御手段は、
正弦波交流における０°〜９０°の位相角度に相当する波形を時間軸方向に引き伸ばした波形の電流を流す波形生成手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石同期モータ制御装置。
【請求項３】
前記起動制御手段は、
ランプ指令により線形増加する電流を流すことを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期モータ制御装置。
【請求項４】
前記起動制御手段は、
ステップ指令による電流を流すことを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期モータ制御装置。
【請求項５】
センサレス制御方式の永久磁石同期モータ制御方法であって、
所定時間だけ規定方向のモータ電流を流してロータ位置および回転方向を同期させた後にセンサレス制御へ移行することを特徴とする永久磁石同期モータ制御方法。
【請求項６】
前記規定方向のモータ電流は、
正弦波交流における０°〜９０°の位相角度に相当する波形を時間軸方向に引き伸ばした波形の電流であることを特徴とする請求項５に記載の永久磁石同期モータ制御方法。
【請求項７】
前記規定方向のモータ電流は、
ランプ指令により線形増加する電流であることを特徴とする請求項５に記載の永久磁石同期モータ制御方法。
【請求項８】
前記規定方向のモータ電流は、
ステップ指令による直流であることを特徴とする請求項５に記載の永久磁石同期モータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石同期モータ制御装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石式同期モータの制御装置は、回転子の磁極位置に応じて電機子巻線に電流を流すことでトルク制御を行うため、一般にはエンコーダやレゾルバ等の位置センサを設けている。しかしながら、これらの位置センサは、モータ制御システムの大型化・コストアップの要因となるし、信頼性や耐環境性の面でも問題がある。そこで、位置センサを不要にしたセンサレス制御方式の研究が盛んに行われている。
【０００３】
下記特許文献１には、ＰＭモータやブラシレスモータ等の永久磁石式同期モータのセンサレス制御システムに係り、特にモータの停止状態での磁極位置を位置センサを用いることなく検出する磁極位置推定装置に関する技術、すなわち、永久磁石式同期モータの停止時の磁極位置を高い精度で確実に推定できるモータのセンサレス制御システムが開示されている。
【０００４】
具体的には、ＰＭモータのモデル式から、モータのインダクタンスが磁極位置によって変化することを利用して、磁極位置や回転子速度の情報を得るものでは、停止状態では磁極位置を推定できない。そのため、電圧ベクトル発生手段はモータの停止状態で、角度を変えた正負の一定電圧の電圧ベクトルをモータに印加し、電流検出手段は各電圧ベクトルの印加に対する固定座標のｄ軸電流値を検出する。第１の推定手段は大まかに角度を変えた電圧ベクトルを発生させたときのｄ軸電流値の差が最も大きくなる電圧ベクトルの位置を凡その磁極位置として推定し、第２の推定手段は推定した電圧ベクトル位置を中心にして、細かに角度を変えた電圧ベクトルを発生させたときのｄ軸電流値の差が最も大きくなる電圧ベクトルの位置を磁極位置と推定する処理を繰り返して最終的な磁極位置を推定する。
【０００５】
従来のセンサレス制御方式は、そのほとんどがモータのモデル式に基づき、突極形モータのインダクタンスが磁極位置によって変化することを利用して、磁極位置や回転子速度の情報を得るものである。
【０００６】
しかし、円筒形モータ等の場合、一般にｄ軸及びｑ軸のインダクタンス値の差がほとんど無いため、モデル式からの推定では、モータの始動時や停止時には、磁極位置等を推定することができない。そのため、不適切な位相の駆動電流を付与することになって、モータの始動時にトルクが減少する不具合のほか、一時的に大きな逆転を伴う。
【特許文献１】特開２０００−３１２４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では、円滑、迅速、確実なモータ起動という課題において改善余地が残されていた。本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、円滑、迅速、確実なモータ起動を実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明に係る永久磁石同期モータ制御装置は、センサレス制御方式の永久磁石同期モータ制御装置において、所定時間だけ規定方向のモータ電流を流してロータ位置および回転方向を同期させた後に位置センサレス制御へ移行するように起動時のモータ電流を制御する起動制御手段を採用する。
【０００９】
この発明に係る永久磁石同期モータ制御装置によれば、センサレス制御方式の永久磁石同期モータは、停止状態ではロータ位置を確認できないために、逆転するような不具合もあったが、起動制御手段により所定時間だけ規定方向のモータ電流を流してロータ位置および回転方向を同期させた後に位置センサレス制御へ移行するため、円滑迅速に起動して、ごく短時間で安定させることが可能である。
【００１０】
また、本発明に係る永久磁石同期モータ制御装置において、前記起動制御手段は、正弦波交流における０°〜９０°の位相角度に相当する波形を時間軸方向に引き伸ばした波形の電流を流す波形生成手段を採用する。この発明によれば、正弦波交流における立ち上り期間を適宜引き延ばした波形の起動電流を流された永久磁石同期モータは、９０°の電気角度に同期するロータ位置までロータを移動させるのに必要な起動トルクを確実に発生させることができる。このようにして、ロータ位置を速やかに同期位置まで移動させる。
【００１１】
また、本発明に係る永久磁石同期モータ制御装置において、前記起動制御手段は、ランプ指令により線形増加する電流を流すことを採用する。この発明によれば、ランプ指令により線形増加する電流を印加された永久磁石同期モータは、正弦波交流の最初の波高値までの４／１波長分（９０°）にわたる電気角度分を線形増加する起動トルクを所定時間だけ確実にロータへ付与することができる。このようにして、ロータ位置を速やかに同期位置まで移動させる。
【００１２】
また、本発明に係る永久磁石同期モータ制御装置において、前記起動制御手段は、ステップ指令により線形増加する電流を流すことを採用する。この発明によれば、ステップ指令による直流のモータ電流を流された永久磁石同期モータは、同期しやすいロータ位置までロータを移動させるのに必要な起動トルクを、所定時間だけロータに付与することができる。このようにして、ロータ位置を速やかに同期位置まで移動させる。
【００１３】
また、本発明に係る永久磁石同期モータ制御方法は、センサレス制御方式の永久磁石同期モータ制御方法であって、所定時間だけ規定方向のモータ電流を流してロータ位置および回転方向を同期させた後にセンサレス制御へ移行する方法を採用する。本発明によれば、円滑、迅速、確実なモータ起動を実現することが可能である。
【００１４】
また、本発明に係る永久磁石同期モータ制御方法において、前記規定方向のモータ電流は、正弦波交流における０°〜９０°の位相角度に相当する波形を時間軸方向に引き伸ばした波形の電流を流すことを採用する。この発明によれば、このようにして、ロータ位置を速やかに同期位置まで移動させる。
【００１５】
また、本発明に係る永久磁石同期モータ制御方法において、前記規定方向のモータ電流は、ランプ指令により線形増加する電流を採用する。このようにして、ロータ位置を同期位置に整える。
【００１６】
また、本発明に係る永久磁石同期モータ制御方法において、前記規定方向のモータ電流は、ステップ指令により線形増加する電流を採用する。このようにして、ロータ位置を速やかに同期位置まで移動させる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、円滑、迅速、確実なモータ起動を実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態（以下、「本実施形態」という）について説明する。なお、各図に亘り、同一機能には同一符号を付して説明の重複を避ける。
図１は本実施形態に係る永久磁石同期モータ制御装置（以下、「モータドライバ」ともいう）Ｅの説明図であり、（ａ）主要構成を示すブロック図、（ｂ）ランプ指令により起動時の過渡的な電流操作量Ｉｄ*の変化を示すグラフ、（ｃ）ステップ指令により起動時の過渡的な電流操作量Ｉｄ*の変化を示すグラフである。図１（ａ）に示すように、モータドライバＥは司令部４の指令に応じ、位置センサレス方式の永久磁石同期モータ（以下、「モータ」ともいう）３に駆動電流を供給する。
【００１９】
このモータドライバＥは、直流電源６の供給を受けるインバータ８と、モータ３の回転位相（ロータ位置）に応じてインバータ８から適切な駆動電流を供給する同期モータ駆動手段により主要部を構成されている。この同期モータ駆動手段は、起動制御手段１０、減算器２０、速度制御器２１、電流制御器２２、座標変換器２４，２６、ロータ位置・速度推定器２３、ＰＷＭ信号発生器２５、および速度検出器２７から主要構成されている。また、電流検出器９u，９vはインバータ８のＵ，Ｖ，Ｗ各相出力がモータ３の固定子の各相駆動コイル（図示せず）へ接続される経路に配設されている。なお、指令部４と直流電源６は図１（ａ）に示すように、モータドライバＥの何に含まれない。
【００２０】
起動制御手段１０は、波形生成手段２８と制御モード切換スイッチ１１により構成されている。起動制御手段１０はモータ３の起動を円滑にするためのものであり、波形生成手段２８により交流ではない規定波形の起動電流を生成し、制御モード切換スイッチ１１をα側に接続している微小な時間だけ、モータ３に印加する。そしてロータ位置および回転方向を同期させた後に、制御モード切換スイッチ１１をβ側に接続して通常のセンサレス制御に移行する。なお、図１の回路構成において、制御モード切換スイッチ１１をβ側に接続しているままで、変則的かつ簡便な同期駆動制御ができるものとする。
【００２１】
また、起動制御手段１０における波形生成手段２８は、図１（ｂ）に示すように、ランプ指令により線形増加する電流（以下、「ランプ電流」という）を生成する。このランプ電流によれば、ランプ指令により線形増加する電流を印加された永久磁石同期モータは、正弦波交流の最初の波高まで４／１波長分（９０°）の電気角度を線形増加する起動トルクを所定時間だけ確実にロータへ付与することができる。このようにして、ロータ位置を同期位置へ移動させる。そのために、起動制御手段１０の波形生成手段２８が、正弦波交流における０°〜９０°の位相角度に相当する波形を時間軸方向に引き伸ばした波形を生成して起動電流を流すのである。
【００２２】
また、起動制御手段１０における波形生成手段２８は、図１（ｃ）に示すように、ステップ指令により線形増加する電流（以下、「ステップ電流」という）を印加することを採用する。この発明によれば、ステップ指令による直流のモータ電流を流された永久磁石同期モータは、９０°の電気角度に相当するロータ位置まで移動させるのに必要な起動トルクを、所定時間だけロータに付与することができる。このようにして、ロータ位置を速やかに同期位置まで移動させる。そして、円滑、迅速、確実なモータ起動を実現することが可能である。
【００２３】
さらに詳細には、この起動制御手段１０を形成する波形生成手段２８（図２参照）として、図示せぬコンデンサと抵抗の組み合わせ回路による時定数を利用して緩慢ＯＦＦする電流制御が可能であるほか、マイクロコンピュータに予め記憶されたランプ（傾斜）関数を用いたランプ下降、またはクロックとビットの関係により多段階に下降する信号を生成して用いても良い。あるいは、速度制御機２１の内部に類似の起動制御手段１０を内蔵しても構わない。
【００２４】
モータ３は、回転子３ａが永久磁石から形成されると共に回転子３ａの回転位置を検出するセンサを具備しないセンサレス永久磁石型同期モータである。なお、図１に示す回転子３ａはＮＳ２極の磁極が着磁されているが、極数が多くなることに制限はない。
【００２５】
回転検出器３１は、モータ３の回転を所定の検出手法を用いて検出するものである。より詳細には、回転検出器３１は、回転子３ａの磁力をホール素子で検出し、回転子３ａの１回転毎に１パルス（Ｎ極の位置を示すパルス）となるパルス信号を、速度検出器２７へ入力する。
【００２６】
図１において、Ｖu*はＵ相の電圧操作量、Ｖv*はＶ相の電圧操作量、Ｖw*はＷ相の電圧操作量（以下、単に「電圧操作量」と略す）、ＩｕはモータＵ相電流、ＩｖはモータＶ相電流、Ｉdはｄ軸電流、Ｉqはｑ軸電流、Ｖdはｄ軸電圧、Ｖqはｑ軸電圧、ωは速度（＝回転速度）、θは回転角推定値、＊は指令値（操作量）、を示している。なお、ｑ軸，ｄ軸とは、モータ３の回転子３ａ上に固定されたｑ軸とｄ軸とからなる２次元座標系である。すなわち、ｑ軸は回転子３ａの回転面上において永久磁石のＳ極とＮ極との対向方向に設定された座標軸であり、ｄ軸は前記ｑ軸に直交する座標軸である。
【００２７】
ここで、モータドライバＥの制御形態として速度制御を行う場合、
ω*は指令部４より指令を受ける。
Ｉd*は指令部４より指令を受けるか、もしくはインバータ８自身で設定する。
一方、モータドライバＥの制御形態として電流制御を行う場合、
Ｉｑ*は指令部４より指令を受ける。
Ｉd＊は指令部４より指令を受けるか、またはインバータ８自身で設定する。
なお、電流制御のみでも本来の機能を発揮させられる場合、速度制御器２１は無くても構わない。
【００２８】
モータドライバＥは、直流電源６から出力された直流電圧（電源電圧）に基づいてモータ駆動電流を生成してモータ３を駆動するためにインバータ８をＰＷＭ制御することによってモータ３の回転を制御する。インバータ８は、ＰＷＭ信号発生器２５から供給されるＰＷＭ信号に基づいて昇圧回路７から供給された直流電圧をスイッチングすることにより、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相からなる３相のモータ駆動電流を生成する。
【００２９】
電流検出器９uは、インバータ８のＵ相出力端とモータ３のＵ相固定子巻線とを接続するＵ相接続線に設けられ、Ｕ相出力端からＵ相固定子巻線に流れるモータ駆動電流Ｉuを検出して座標変換器２６へ入力する。一方、電流検出器９vは、インバータ８のＶ相出力端とモータ３のＶ相固定子巻線とを接続するＶ相接続線に設けられ、前記Ｖ相出力端からＶ相固定子巻線に流れるモータ駆動電流Ｉvを検出して座標変換器２６へ入力する。
【００３０】
減算器２０は、上位制御装置である指令部４から供給される角速度目標値ω*とロータ位置・速度推定器２３から出力された角速度推定値ω１との差分を速度誤差△ωとして演算し速度制御器２１へ入力する。
速度制御器２１は、一種のＰＩＤ制御器であり、前記速度誤差△ωに所定の比例積分・微分演算を施すことにより速度誤差△ωに対応する電流操作量としてのｑ軸電流（以下、「電流操作量」という）Ｉq*を演算して電流制御器２２へ入力する。
【００３１】
電流制御器２２は、一種のＰＩＤ制御器であり、各電流操作量Ｉq*，Ｉd*に所定の比例積分・微分演算を各々施すことにより電圧操作量Ｖq*，Ｖd*を生成する。すなわち、座標変換器２６から入力されるｑ軸，ｄ軸電流の検出電流Ｉq，Ｉdに基づいて、電流操作量Ｉq*，Ｉd*に各々対応するｑ軸，ｄ軸それぞれの電圧操作量Ｖq*，Ｖd*を演算してロータ位置・速度推定器２３および座標変換器２４へ入力する。なお、ｄ軸の電流操作量Ｉd*は指令部４により指令され波形生成手段２８により適宜に波形生成して供給される。
【００３２】
ロータ位置・速度推定器２３は、検出電流Ｉq，Ｉdおよび電圧操作量Ｖq*，Ｖd*に基づいてモータ３の回転状態を推定するものである。このロータ位置・速度推定器２３は、内部にモータ３を模擬したモータモデルを備えており、このモータモデルに入力された電圧操作量Ｖq*，Ｖd*および検出電流Ｉq，Ｉdに基づいて角速度推定値ω１および回転角推定値θを演算して出力する。このような手法で推定した回転角推定値θは、ロータ位置・速度推定器２３から座標変換器２４，２６へ、それぞれ入力されると共に角速度推定値ω１を減算器２０へも入力する。
【００３３】
座標変換器２４は、ロータ位置・速度推定器２３から入力された回転角推定値θに基づき、電流制御器２２から入力された電圧操作量Ｖq*，Ｖd*を、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相からなる３次元座標系上の電圧操作量Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に変換する。その電圧操作量Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*はＰＷＭ信号発生器２５へ入力される。
【００３４】
ＰＷＭ信号発生器２５は、電圧操作量Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に基づいてインバータ８をスイッチング動作させるためのＰＷＭ信号を生成してインバータ８へ入力する。このとき、インバータ８は、モータ３の全回転角（３６０°）にわたってモータ駆動電流を出力する。そうすると、モータドライバＥは、正弦波通電方式に基づいて動作を継続する。
【００３５】
座標変換器２６は、電流検出器９u，９vによって各々検出されたＵ相およびＶ相のモータ検出電流（以下、「検出電流」ともいう）Ｉu，Ｉvに基づいて、ｑ軸，ｄ軸それぞれの検出電流Ｉq，Ｉdを生成する。より詳細には、座標変換器２６は、検出電流Ｉu，Ｉvに基づく内部演算によってＷ相のモータ駆動電流Ｉwを求め、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相からなる３次元座標系上の検出電流Ｉu，Ｉv，Ｉwに所定の座標変換を施すことにより検出電流Ｉq，Ｉdを求める。
【００３６】
速度検出器２７は、前記パルス信号をその繰り返し周波数に応じた直流電圧に変換する一種の信号変換器（Ｆ／Ｖコンバータ）であり、前記直流電圧を角速度検出値ωkとして指令部４へ入力する。
【００３７】
波形生成手段２８は、起動制御手段１０（図１）に含まれる機能であり、指令部４の指令を受けて適切な電流操作量Ｉq*，Ｉｄ*を生成するように指令部４および／または速度制御器２１を支援する。具体的には、図示せぬコンデンサと抵抗の組み合わせ回路による時定数を利用してタイミング設定する電流制御が可能であるほか、マイクロコンピュータに予め記憶されたランプ（傾斜）関数を用いたランプ指令、またはクロックとビットの関係により各種波形の信号を生成して用いても良い。波形生成手段２８により生成された電流操作量Ｉq*，Ｉｄ*は電流制御器２２へ入力される。
【００３８】
なお、一般的なセンサレス永久磁石型同期モータの回転制御では、センサレス永久磁石型同期モータの角速度および回転角等を何らかの方法で推定し、その推定値に基づいてセンサレス永久磁石型同期モータをベクトル制御あるいはＶ／Ｆ制御する。これらベクトル制御およびＶ／Ｆ制御は周知であるため詳細な説明は省略する。
【００３９】
モータドライバＥは、入力された動作指示信号Ｊによって、モータドライバＥを作動させることによってモータ３の駆動を行う。すなわち、駆動時においては、モータ駆動電流が各相の駆動電流線を介してインバータ８からモータ３に供給され、モータ３が回転駆動される。
【００４０】
そして、電流検出器９u，９vは、前記モータ駆動電流に基づくＵ相およびＶ相のモータ駆動電流Ｉu，Ｉvを座標変換器２６へ入力し、当該座標変換器２６は、もう１相つまりＷ相のモータ駆動電流ＩwをＵ相およびＶ相のモータ駆動電流Ｉu，Ｉvから算出し、３相（Ｕ相，Ｖ相およびＷ相）のモータ駆動電流Ｉu，Ｉv，Ｉwに回転角推定値θに応じた要素からなる変換マトリクスを用いて座標変換処理を施すことにより、モータ３に固有のｑ軸−ｄ軸座標系におけるｑ軸の検出電流Ｉqとｄ軸の検出電流Ｉdを生成する。
【００４１】
また、この駆動時には、指令部４から角速度目標値ω*が減算器２０に入力されると共に、同じく指令部４から検出電流Ｉdの目標値に相当する電流操作量Ｉd*が電流制御器２２に入力される。ここで、電流操作量Ｉd*は「０」に設定される。
【００４２】
減算器２０は、前記角速度目標値ω*とロータ位置・速度推定器２３から入力されたモータ３の角速度推定値ω１との差分を演算することにより速度誤差△ωを生成する。
速度制御器２１は、速度誤差△ωに比例積分・微分処理を施すことによって検出電流Ｉdに対応する電流操作量Ｉq*を生成する。
電流制御器２２は、前記電流操作量Ｉqs，Ｉdsに比例積分・微分演算を各々施することにより、モータ３に印加すべき駆動電圧に相当する電圧操作量Ｖq*，Ｖd*を生成する。
【００４３】
ロータ位置・速度推定器２３は、モータ３の回転子３ａに固定設定されたｑ軸−ｄ軸座標系におけるｑ軸の検出電流Ｉqおよび電圧操作量Ｖq並びにｄ軸の検出電流Ｉdおよび電圧操作量Ｖd*を入力信号として角速度推定値ω１および回転角推定値θを推定する。
座標変換器２４は、前記回転角推定値θを用いることにより電圧操作量Ｖq*，Ｖd*をＵ相、Ｖ相およびＷ相からなる３次元座標系上の電圧操作量Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に変換する。
ＰＷＭ信号発生器２５は、これら電圧操作量Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に基づいてインバータ８をスイッチング動作させるためのＰＷＭ信号を生成してインバータ８を駆動する。
【００４４】
次に、図２〜図５を用いて、本装置Ｅの動作を詳しく説明する。
図２は本実施形態に係る永久磁石同期モータ制御装置における、起動電流を示すグラフであり、（ａ）第１試作結果、（ｂ）第２試作結果である。
図３は本実施形態に係る永久磁石同期モータ制御装置における、起動電流を示すグラフであり、（ａ）第３試作結果、（ｂ）第４試作結果である。
図２（ａ）〜図３（ｂ）において、縦軸はモータ電流、横軸は時間を示している。
【００４５】
図２（ａ）に示すように、第１試作結果において、起動時から制御モード切換スイッチ１１が接点β（図１）に接続されてまま固定されている。そして、起動後約２００ｍｓｅｃまでの間、Ｖ／Ｆ制御によりＶ／Ｆ値を一定に保つように同期駆動制御されている。すなわち、駆動電流の周波数および電流値を徐々に増加させ、起動後約２００ｍｓｅｃ以後に、位置センサレス制御へと移行した。その結果、図１の回路構成のままで、変則的かつ簡便な同期駆動制御したことによる同期駆動の性能に問題が残り、切換えタイミングのベスト設定を模索する必要のあることがわかった。
【００４６】
図２（ｂ）に示すように、第２試作結果において、起動電流値を初めから標準値で供給し、起動後約３００ｍｓｅｃまでの期間、標準値を目標として周波数のみを徐々に増加させるように設定し、初めから位置センサレス制御によって起動した。その結果、起動時のロータ位相（位置）が瞬間的に、逆回転の位相となる欠点が明らかとなり、目的が達成できなかった。
【００４７】
図３（ａ）に示すように、第３試作結果において、起動時は制御モード切換スイッチ１１を接点αに接続しておく。そして、起動後約２００ｍｓｅｃまでの期間、駆動電流を線形増加（ランプ増加）させながら標準値の約２倍に到達した時点で、交流１／４波長（電気角９０°）の位相が進んだものする。その時点で、制御モード切換スイッチ１１を接点αから接点βへと切換える。それ以後、約２００ｍｓｅｃの間、Ｖ／Ｆ制御によりＶ／Ｆ値を一定に保つように簡便な同期駆動制御する。その同期駆動制御の期間に周波数を徐々に高めながら同期運転を継続する。最後に電流値を半減させて標準値に戻すと共に、位置センサレス制御に移行する。その結果、最終目標である位置センサレス制御に到達するまでに約４００ｍｓｅｃもの長時間を要する欠点が明らかとなった。
【００４８】
図３（ｂ）に示すように、第４試作結果において、起動時は制御モード切換スイッチ１１を接点αに接続しておく。そして、起動後約１００ｍｓｅｃまでの間、駆動電流を線形増加（ランプ増加）させながら標準値に到達した時点で、交流１／４波長（電気角９０°）の位相が進んだものする。この期間にロータは同期可能な位置まで移動して位置決めされる。その時点で、制御モード切換スイッチ１１をα側からβ側に切換えて、位置センサレス制御に移行すると共に、それ以後約１５０ｍｓｅｃの期間で周波数を標準値まで高めながら位置センサレス制御を継続する。
【００４９】
すなわち、ランプ増加電流（通称「直流ランプ電流」）によるロータの強制位置決めと、位置センサレスの２段階制御により、最も良好な結果が得られた。なお、ロータの強制位置決め運転から、位置センサレス制御への切換えは制御モード切換スイッチ１１をα側からβ側に切換ることで実現するが、この切換タイミングに関しては、図示せぬマイコンプログラムが起動直後に実行されることで確実容易に実現できる。また、前記ランプ増加電流に代えて、図１（ｃ）ステップ指令によるステップ電流を用いるようにすれば、波形生成手段２８をより簡素なものすることも可能である。
【００５０】
図４は本実施形態に係る永久磁石同期モータ制御装置Ｅにおける、図２（ｂ）に近い設定による起動特性の第１シミュレーションのグラフである。
図５は本実施形態に係る永久磁石同期モータ制御装置Ｅにおける、図３（ｂ）に近い設定による起動特性の第２シミュレーションのグラフである。
図４、図５において、横軸は図２、図３とは若干異なる時間［ｍｓｅｃ］を示し、縦軸は位置推定誤差［ｒａｄ］、モータ電流［Ａ］、回転数［ｒ／ｍ］、推定位相角［ｒａｄ］、モータトルク［Ｎｍ］、実位相角［ｒａｄ］を示している。
【００５１】
図４に示すように、第１シミュレーションにおける起動特性は、立ち上り時間が悪化する。しかもロータが逆方向にロックされてから回る。一方、図５に示すように、第２シミュレーションにおける起動特性は、予め直流電流（１／４波長より長い時間）を流すことにより、起動時間の短縮を図れることが明らかになった。すなわち、図３（ｂ）に近い設定による図５に示した第２シミュレーションの結果により、本装置Ｅが優れた効果を奏するものであることが立証された。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係る永久磁石同期モータ制御装置の説明図であり、（ａ）主要構成を示すブロック図、（ｂ）ランプ指令により起動時の過渡的な電流操作量Ｉｄ*の変化を示すグラフ、（ｃ）ステップ指令により起動時の過渡的な電流操作量Ｉｄ*の変化を示すグラフである。
【図２】本実施形態に係る永久磁石同期モータ制御装置における、起動電流を示すグラフであり、（ａ）第１試作結果、（ｂ）第２試作結果である。
【図３】本実施形態に係る永久磁石同期モータ制御装置における、起動電流を示すグラフであり、（ａ）第３試作結果、（ｂ）第４試作結果である。
【図４】本実施形態に係る永久磁石同期モータ制御装置における、図２（ｂ）に近い設定による起動特性の第１シミュレーションのグラフである。
【図５】本実施形態に係る永久磁石同期モータ制御装置における、図３（ｂ）に近い設定による起動特性の第２シミュレーションのグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
３  永久磁石同期モータ（モータ）
１０  起動制御手段
Ｅ  永久磁石同期モータ制御装置（モータドライバ）
【図１】
2008245410.tif 000003
【図２】
2008245410.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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