(57)【要約】【課題】３相インバータ等の電力変換部のスイッチング素子をその熱的限界まで活用することでモータの運転範囲を拡大することができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】予め設定された制限温度Ｔｓと演算された接合温度Ｔｊとを比較して、Ｔｊ＞ＴｓのときにはＴｊ≦Ｔｓとなるように接合温度Ｔｊの低減処理を行っているので、検出温度Ｔｄに拘わらずスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓをその使用限界温度Ｍａｘまで効率的に活用してモータ１の運転範囲を拡大することができる。【選択図】  図３
2004208450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを３相インバータ等の電力変換器を用いＰＷＭ制御によって駆動するモータ制御装置であって、
電力変換器のスイッチング素子の接合温度を演算する接合温度演算手段と、
予め設定された制限温度と接合温度演算手段で演算された接合温度とを比較し、接合温度＞制限温度のときに接合温度≦制限温度となるように接合温度の低減処理を行う接合温度低減手段とを備える、
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
モータを３相インバータ等の電力変換器を用いＰＷＭ制御によって駆動するモータ制御装置であって、
電力変換器のスイッチング素子の損失を演算する損失演算手段と、
予め設定された制限損失と損失演算手段で演算された損失とを比較し、損失＞制限損失のときに損失≦制限損失となるように損失の低減処理を行う損失低減手段とを備える、
ことを特徴とするモータ制御装置。、
【請求項３】
モータを３相インバータ等の電力変換器を用いＰＷＭ制御によって駆動するモータ制御装置であって、
電力変換器のスイッチング素子の温度を検出する温度検出手段と、
温度検出手段の検出温度がスイッチング素子の使用限界温度とこれよりも低い所定温度との間にあるときに電力変換器のスイッチング素子の接合温度を演算する接合温度演算手段と、
温度検出手段の検出温度がスイッチング素子の使用限界温度とこれよりも低い所定温度との間にあるときに予め設定された制限温度と接合温度演算手段で演算された接合温度とを比較し、接合温度＞制限温度のときに接合温度≦制限温度となるように接合温度の低減処理を行う接合温度低減手段と、
温度検出手段の検出温度が所定温度以下のときに電力変換器のスイッチング素子の損失を演算する損失演算手段と、
温度検出手段の検出温度が所定温度以下のときに予め設定された制限損失と損失演算手段で演算された損失とを比較し、損失＞制限損失のときに損失≦制限損失となるように損失の低減処理を行う損失低減手段とを備える、
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
モータを３相インバータ等の電力変換器を用いＰＷＭ制御によって駆動するモータ制御装置であって、
電力変換器のスイッチング素子の損失を演算する損失演算手段と、
電力変換器のスイッチング素子の接合温度を演算する接合温度演算手段と、
予め設定された制限損失と損失演算手段で演算された損失とを比較し、損失＞制限損失のときに損失≦制限損失となるように損失の低減処理を行う損失低減手段と、
前記比較時に損失≦制限損失のとき或いは損失の低減処理によって損失≦制限損失となったときに、続いて、予め設定された制限温度と接合温度演算手段で演算された接合温度とを比較し、接合温度＞制限温度のときに接合温度≦制限温度となるように接合温度の低減処理を行う接合温度低減手段とを備える、
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
接合温度低減手段による接合温度の低減処理を、単位時間当たりのスイッチング回数を減少させる方法とスイッチング素子に流れる電流を減少させる方法の少なくとも一方によって行う、
ことを特徴とする請求項１，３，４の何れか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
損失低減手段による損失の低減処理を、単位時間当たりのスイッチング回数を減少させる方法とスイッチング素子に流れる電流を減少させる方法の少なくとも一方によって行う、
ことを特徴とする請求項２，３，４の何れか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
スイッチング回数の減少を、ＰＷＭ信号を生成する際に使用される基準搬送波の周波数を下げることによって行う、
ことを特徴とする請求項５または６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
電流の減少を、ＰＷＭ信号のデューティ比を下げることによって行う、
ことを特徴とする請求項５または６に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３相インバータ等の電力変換器を用いてモータをＰＷＭ制御により駆動するモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１はモータ制御装置の従来例を示すもので、図中の１０１は３相ブラシレスモータ、１０２はインバータ部、１０３は直流電源、１０４は駆動部、１０５は制御部、１０６は温度センサ、１０７は温度検出部である。
【０００３】
インバータ部１０２はトランジスタ等から成る３対のスイッチング素子Ｕｓ，Ｘｓ，Ｖｓ，Ｙｓ，Ｗｓ，Ｚｓを有する。このインバータ部１０２は駆動部１０４からの駆動信号に基づいて各スイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓをオンオフ制御され、直流電源１０３からの直流電力を３相疑似交流電力に変換してモータ１０１の各コイル相Ｕｃ，Ｖｃ，Ｗｃに出力する。
【０００４】
制御部１０５はマイコン等から成り、回転数指令に基づき所定のモータ回転数を得るためのＰＷＭ信号を生成して駆動部１０４に送出するＰＷＭ信号生成処理と、軸位置検出部１０８からの軸位置データに基づいて現在のモータ回転数を演算し現在のモータ回転数が回転数指令に基づく所定のモータ回転数となるように制御するモータ回転数フィードバック処理と、後述の過熱保護処理を行う。
【０００５】
温度センサ１０６はインバータ部１０２のスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの温度を検出し、温度検出部１０７はその検出信号をＡ／Ｄ変換して制御部１０５に送出する。この温度センサ１０６はサーミスタ等を用いたセンサから成り、スイッチング素子の温度が検出可能な位置、例えばスイッチング素子が搭載された基板の素子近傍や素子パッケージの表面等に配置されている。
【０００６】
軸位置センサ１０８はモータ１０１の回転子の位置を検出し、軸位置検出部１０９はその検出信号をＡ／Ｄ変換して制御部１０５に送出する。この軸位置センサ１０はレゾルバやロータリーエンコーダ等から成り、モータ１１の回転子にその検出部位を連結されている。
【０００７】
前記温度センサ１０６はインバータ部１０２のスイッチング素子の過熱保護を目的として設けられたものであり、前記のモータ制御装置では温度センサ１０６で検出された温度が予め規定された温度許容範囲の上限を越えたときにモータ１０１の運転を停止する制御を行っている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１８６１７１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のモータ制御装置は、温度センサ１０６で検出された温度のみに基づいて過熱保護処理を行うものであり、実際にはスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの動作に何ら問題が生じ得ない温度状態でもモータ１０１の運転が強制的に停止されてしまうため、スイッチング素子それ自体が持つ能力を充分に活用できておらず、結果的に必要以上にモータの運転範囲を狭めてしまう不具合がある。
【００１０】
本発明は前記事情に鑑みて創作されたもので、３相インバータ等の電力変換部のスイッチング素子をその熱的限界まで活用することでモータの運転範囲を拡大することができるモータ制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明のモータ制御装置は、モータを３相インバータ等の電力変換器を用いＰＷＭ制御によって駆動するモータ制御装置であって、電力変換器のスイッチング素子の接合温度を演算する接合温度演算手段と、予め設定された制限温度と接合温度演算手段で演算された接合温度とを比較し、接合温度＞制限温度のときに接合温度≦制限温度となるように接合温度の低減処理を行う接合温度低減手段とを備える、ことをその特徴とする。
【００１２】
このモータ制御装置によれば、予め設定された制限温度Ｔｓと演算された接合温度とを比較して、接合温度＞制限温度のときには接合温度≦制限温度となるように接合温度の低減処理を行っているので、検出温度に拘わらずスイッチング素子をその使用限界温度まで効率的に活用してモータの運転範囲を拡大することができる。
【００１３】
また、本発明のモータ制御装置は、モータを３相インバータ等の電力変換器を用いＰＷＭ制御によって駆動するモータ制御装置であって、電力変換器のスイッチング素子の損失を演算する損失演算手段と、予め設定された制限損失と損失演算手段で演算された損失とを比較し、損失＞制限損失のときに損失≦制限損失となるように損失の低減処理を行う損失低減手段とを備える、ことをその主たる特徴とする。
【００１４】
このモータ制御装置によれば、予め設定された制限損失と演算された損失とを比較して、損失＞制限損失のときには損失≦制限損失となるように損失の低減処理を行っているので、検出温度に拘わらずスイッチング素子をその使用限界温度まで効率的に活用してモータの運転範囲を拡大することができる。
【００１５】
さらに、本発明のモータ制御装置は、モータを３相インバータ等の電力変換器を用いＰＷＭ制御によって駆動するモータ制御装置であって、電力変換器のスイッチング素子の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段の検出温度がスイッチング素子の使用限界温度とこれよりも低い所定温度との間にあるときに電力変換器のスイッチング素子の接合温度を演算する接合温度演算手段と、温度検出手段の検出温度がスイッチング素子の使用限界温度とこれよりも低い所定温度との間にあるときに予め設定された制限温度と接合温度演算手段で演算された接合温度とを比較し、接合温度＞制限温度のときに接合温度≦制限温度となるように接合温度の低減処理を行う接合温度低減手段と、温度検出手段の検出温度が所定温度以下のときに電力変換器のスイッチング素子の損失を演算する損失演算手段と、温度検出手段の検出温度が所定温度以下のときに予め設定された制限損失と損失演算手段で演算された損失とを比較し、損失＞制限損失のときに損失≦制限損失となるように損失の低減処理を行う損失低減手段とを備える、ことをその主たる特徴とする。
【００１６】
このモータ制御装置によれば、温度検出手段の検出温度がスイッチング素子の使用限界温度とこれよりも低い所定温度との間にあるときは、予め設定された制限温度と演算された接合温度とを比較して、接合温度＞制限温度のときには接合温度≦制限温度となるように接合温度の低減処理を行い、一方、温度検出手段の検出温度が所定温度以下のときは、予め設定された制限損失と演算された損失とを比較して、損失＞制限損失のときには損失≦制限損失となるように損失の低減処理を行っているので、検出温度に拘わらずスイッチング素子をその使用限界温度まで効率的に活用してモータの運転範囲を拡大することができる。
【００１７】
さらに、本発明のモータ制御装置は、モータを３相インバータ等の電力変換器を用いＰＷＭ制御によって駆動するモータ制御装置であって、電力変換器のスイッチング素子の損失を演算する損失演算手段と、電力変換器のスイッチング素子の接合温度を演算する接合温度演算手段と、予め設定された制限損失と損失演算手段で演算された損失とを比較し、損失＞制限損失のときに損失≦制限損失となるように損失の低減処理を行う損失低減手段と、前記比較時に損失≦制限損失のとき或いは損失の低減処理によって損失≦制限損失となったときに、続いて、予め設定された制限温度と接合温度演算手段で演算された接合温度とを比較し、接合温度＞制限温度のときに接合温度≦制限温度となるように接合温度の低減処理を行う接合温度低減手段とを備える、ことをその主たる特徴とする。
【００１８】
このモータ制御装置によれば、予め定められた制限損失と損失演算手段で演算された損失とを比較し、損失＞制限損失のときに損失≦制限損失となるように損失の低減処理を行うと共に、比較時に損失≦制限損失のとき或いは損失の低減処理によって損失≦制限損失となったときに、続いて、予め設定された制限温度と接合温度演算手段で演算された接合温度とを比較し、接合温度＞制限温度のときに接合温度≦制限温度となるように接合温度の低減処理を行っているので、検出温度に拘わらずスイッチング素子をその使用限界温度まで効率的に活用してモータの運転範囲を拡大することができる。
【００１９】
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図２は本発明に係るモータ制御装置の一実施形態を示すもので、図中の１は３相ブラシレスモータ、２はインバータ部、３は直流電源、４は駆動部、５は制御部、６は温度センサ、７は温度検出部、８は電流センサ、９は電流検出部、１０は電圧センサ、１１は電圧検出部、１２は軸位置センサ、１３は軸位置検出部である。
【００２１】
インバータ部２はトランジスタ等から成る３対のスイッチング素子Ｕｓ，Ｘｓ，Ｖｓ，Ｙｓ，Ｗｓ，Ｚｓを有する。このインバータ部２は駆動部４からの駆動信号に基づいて各スイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓをオンオフ制御され、直流電源３からの直流電力を３相疑似交流電力に変換してモータ１の各コイル相Ｕｃ，Ｖｃ，Ｗｃに出力する。
【００２２】
制御部５はマイコン等から成り、回転数指令に基づき所定のモータ回転数を得るためのＰＷＭ信号を生成して駆動部４に送出するＰＷＭ信号生成処理と、軸位置検出部１１からの軸位置データに基づいて現在のモータ回転数を演算し現在のモータ回転数が回転数指令に基づく所定のモータ回転数となるように制御するモータ回転数フィードバック処理と、後に詳述する運転範囲制限処理を行う。
【００２３】
温度センサ６はインバータ部２のスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの温度を検出し、温度検出部７はその検出信号をＡ／Ｄ変換して制御部５に送出する。この温度センサ６はサーミスタ等を用いた周知のセンサから成り、スイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの温度が検出可能な位置、例えばスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓが搭載された基板の素子近傍や素子パッケージの表面等に配置されている。
【００２４】
電流センサ８は直流電源３からインバータ部２に流れる電流を検出し、電流検出部９はその検出信号をＡ／Ｄ変換して制御部５に送出する。この電流センサ８はシャント抵抗等を用いた周知のセンサから成り、直流電源３からインバータ部２への電源線に設けられている。
【００２５】
電圧センサ１０は直流電源３からインバータ部２に流れる電圧を検出し、電圧検出部１１はその検出信号をＡ／Ｄ変換して制御部５に送出する。この電圧センサ１０は分圧抵抗等を用いた周知のセンサから成り、直流電源３からインバータ部２への電源線に設けられている。
【００２６】
軸位置センサ１２はモータ１の回転子の位置を検出し、軸位置検出部１３はその検出信号をＡ／Ｄ変換して制御部５に送出する。この軸位置センサ１２はレゾルバやロータリーエンコーダ等から成り、モータ１の回転子にその検出部位を連結されている。尚、モータ１として軸位置センサ１２を有しないセンサレスタイプのものを用い、インバータ部２からモータ１の各コイル相に出力される相電流、または、相電流及び相電圧を検出するセンサを設けこのセンサからの信号に基づいて制御部５内でモータ回転数を演算する処理を行う場合には、前記軸位置センサ１２は除外しても構わない。
【００２７】
ここで前述のモータ制御装置で実施される運転範囲制限処理について説明する。
【００２８】
図３及び図４は第１の運転範囲制限方法を示すもので、図３は運転範囲制限処理に係るフローチャート、図４はスイッチング素子の動作領域を示す図である。
【００２９】
因みに、図４のＴｄは温度センサ６の検出温度、Ｔｓ−Ｔｊは所定の制限温度Ｔｓから演算により得たスイッチング素子の接合温度Ｔｊを減じた値、Ｘ１は接合温度制限線、ＯＲ１は接合温度制限線Ｘ１の下側に形成されたスイッチング素子の動作領域（図中の網掛け部分）である。接合温度制限線Ｘ１はスイッチング素子の使用限界温度Ｍａｘ、例えば１５０℃から低温域に向かって図中左上がりの勾配を有する。
【００３０】
この第１の運転範囲制限方法は、スイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの接合温度Ｔｊを演算しこの接合温度Ｔｊが図４の動作領域ＯＲ１に位置するように制御することをその特徴とする。
【００３１】
詳しくは、図３のフローチャートに示すように、まず、今現在のスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの接合温度Ｔｊを、
Ｔｊ＝Ｔｄ＋（Ｒｈ×Ｌｏ）…式１
の式により演算する（ステップＳ１）。
【００３２】
因みに、式１におけるＴｄは温度センサ６の検出温度、Ｒｈは温度センサ６及びスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの接合部間の熱抵抗（℃／Ｗ）、Ｌｏはスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの損失である。
【００３３】
式１における熱抵抗Ｒｈは使用する温度センサ６及びスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの仕様により予め知ることができる。また、式１の損失Ｌｏはスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓのオンオフ時の損失Ｌｏ１とスイッチング素子に流れる電流による損失Ｌｏ２との和（Ｌｏ＝Ｌｏ１＋Ｌｏ２）であり、前者の損失Ｌｏ１は、
Ｌｏ１＝Ｎｓ×ｆ（電圧，電流）…式２
の式により演算できる。
【００３４】
因みに、式２におけるＮｓは単位時間当たりのスイッチング回数、ｆ（電圧，電流）はｆ＝α（定数）×電圧×電流として書き表すこともできる電圧と電流の関数であり、スイッチング回数Ｎｓは制御部５から駆動部４に送出されるきＰＷＭ信号生成用の制御信号に基づいて知ることができ、電流は電流検出部９から制御部５に入力される電流データに基づいて知ることができ、電圧は電圧検出部１１から制御部５に入力される電圧データに基づいて知ることができる。
【００３５】
一方、後者のＬｏ２はスイッチング素子としてＦＥＴを使用した場合とトランジスタやＩＧＢＴを使用した場合とで求め方が異なるが、ＦＥＴを使用した場合には、
Ｌｏ２＝Ｒｓ×Ｉｓ2 …式３
の式により演算でき、また、スイッチング素子してトランジスタやＩＧＢＴを使用した場合には、
Ｌｏ２＝Ｖｃｅｓａｔ×Ｉｓ …式４
の式により演算できる。
【００３６】
因みに、式３におけるＲｓはスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの抵抗値、Ｉｓはスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓに流れる電流であり、抵抗値Ｒｓは使用するスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの仕様により予め知ることができ、電流Ｉｓは電流検出部９から制御部５に入力される電流データに基づいて知ることができる。また、式４におけるＶｃｅｓａｔはトランジスタのコレクタとエミッタの間のオン電圧、Ｉｓはスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓに流れる電流であり、オン電圧Ｖｃｅｓａｔは電圧検出部１１から制御部５に入力される電圧データに基づいて知ることができ、電流Ｉｓは電流検出部９から制御部５に入力される電流データに基づいて知ることができる。
【００３７】
次に、図４の接合温度制限線Ｘ１によって規定された制限温度Ｔｓと演算により得た接合温度Ｔｊとを比較し（ステップＳ２）、Ｔｊ≦ＴｓのときにはステップＳ１に戻り、Ｔｊ＞Ｔｓのときには続いて接合温度Ｔｊの低減処理を行う（ステップＳ３）。前記の制限温度Ｔｓはスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの仕様によって予め設定されたもので、例えば１５０℃である。
【００３８】
この接合温度Ｔｊの低減処理は前記式１における損失Ｌｏを減少させる方法、具体的には前記式２におけるスイッチング回数Ｎｓを減少させる方法と前記式３または式４における電流Ｉｓを減少させる方法の一方または両方によって行う。
【００３９】
前記のスイッチング回数Ｎｓの減少は、所定のモータ回転数を得るためのＰＷＭ信号を生成する際に使用される基準搬送波の周波数を下げることによって行う。図５（Ａ）に示すように基準変調波（三角波）ＣＷに出力設定信号ＣＳを重畳させることでＰＷＭ信号ＭＳを生成するＰＷＭ方法では、図４（Ｂ）に示すように基準変調波ＣＷの周波数を下げることでスイッチング回数Ｎｓを減少させることが可能であり、この場合は基準変調波ＣＷの周波数が下がるだけで出力信号ＭＳの実効電圧値は変わらないのでモータ回転数は変わらない。
【００４０】
また、前記の電流Ｉｓの減少は、生成されたＰＷＭ信号のデューティ（ＤＵＴＹ）比を下げることによって行う。図５（Ａ）に示したＰＷＭ信号生成を行う場合には、生成されたＰＷＭ信号ＭＳのハイレベル部分の時間幅を狭くすることで電流Ｉｓを減少させることが可能であり、この場合は出力信号ＭＳの実効電圧値が低下するためモータ回転数は低下する。
【００４１】
この接合温度Ｔｊの低減処理によってＴｊ≦ＴｓとなったときにはステップＳ１に戻り（ステップＳ４）、以後も同様の手順を繰り返す。
【００４２】
この第１の運転範囲制限方法によれば、予め設定された制限温度Ｔｓと演算された接合温度Ｔｊとを比較して、Ｔｊ＞ＴｓのときにはＴｊ≦Ｔｓとなるように接合温度Ｔｊの低減処理を行っているので、検出温度Ｔｄに拘わらずスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓをその使用限界温度Ｍａｘまで効率的に活用してモータ１の運転範囲を拡大することができる。
【００４３】
図６及び図７は第２の運転範囲制限方法を示すもので、図６は運転範囲制限処理に係るフローチャート、図７はスイッチング素子の動作領域を示す図である。
【００４４】
因みに、図７のＴｄは温度センサ６の検出温度、Ｌｏは演算により得たスイッチング素子の損失、Ｘ２は損失制限線、ＯＲ２は損失制限線Ｘ２の下側に形成されたスイッチング素子の動作領域（図中の網掛け部分）である。損失制限線Ｘ２はスイッチング素子の使用限界温度Ｍａｘ、例えば１５０℃から低温域に向かって一定の値を有する。
【００４５】
この第２の運転範囲制限方法は、スイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの損失Ｌｏを演算しこの損失Ｌｏが図７の動作領域ＯＲ２に位置するように制御することをその特徴とする。
【００４６】
詳しくは、図６のフローチャートに示すように、まず、今現在のスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの損失Ｌｏを演算する（ステップＳ１１）。ここでの損失Ｌｏはスイッチング素子に流れる電流による損失Ｌｏ２との和（Ｌｏ＝Ｌｏ１＋Ｌｏ２）であり、Ｌｏ１は前記式２により求め、Ｌｏ２は前記式３または式４により求める。
【００４７】
次に、図７の損失制限線Ｘ２によって規定された制限損失Ｌｓと演算により得た損失Ｌｏとを比較し（ステップＳ１２）、Ｌｏ≦ＬｓのときにはステップＳ１１に戻り、Ｌｏ＞Ｌｓのときには続いて損失Ｌｏの低減処理を行う（ステップＳ１３）。前記の制限損失Ｌｓはスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの仕様によって予め設定されたものである。
【００４８】
この損失Ｌｏの低減処理は、前記式２におけるスイッチング回数Ｎｓを減少させる方法と前記式３または式４における電流Ｉｓを減少させる方法の一方または両方によって行う。スイッチング回数Ｎｓを減少させる方法と電流Ｉｓを減少させる方法については先に説明した通りであるのでその説明を省略する。
【００４９】
この損失Ｌｏの低減処理によってＬｏ≦ＬｓとなったときにはステップＳ１１に戻り（ステップＳ１４）、以後も同様の手順を繰り返す。
【００５０】
この第２の運転範囲制限方法によれば、予め設定された制限損失Ｌｓと演算された損失Ｌｏとを比較して、Ｌｏ＞ＬｓのときにはＬｏ≦Ｌｓとなるように損失Ｌｏの低減処理を行っているので、検出温度Ｔｄに拘わらずスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓをその使用限界温度Ｍａｘまで効率的に活用してモータ１の運転範囲を拡大することができる。
【００５１】
図８及び図９は第３の運転範囲制限方法を示すもので、図８は運転範囲制限処理に係るフローチャート、図９はスイッチング素子の動作領域を示す図である。
【００５２】
因みに、図９のＴｄは温度センサ６の検出温度、Ｔｓ−Ｔｊは所定の制限温度Ｔｓから演算により得たスイッチング素子の接合温度Ｔｊを減じた値、Ｌｏは演算により得たスイッチング素子の損失、Ｘ１は接合温度制限線、Ｘ２は損失制限線、ＯＲ３は接合温度制限線Ｘ１と損失制限線Ｘ２の下側に形成されたスイッチング素子の動作領域（図中の網掛け部分）である。接合温度制限線Ｘ１はスイッチング素子の使用限界温度Ｍａｘ、例えば１５０℃から低温域に向かって図中左上がりの勾配を有し、損失制限線Ｘ２はスイッチング素子の使用限界温度Ｍａｘから低温域に向かって一定の値を有しており、両制限線Ｘ１，Ｘ２は使用限界温度Ｍａｘよりも低い所定の温度Ｔ１、例えば２５℃において交差している。
【００５３】
この第３の運転範囲制限方法は、温度センサ６の検出温度Ｔｄが使用限界温度Ｍａｘと所定温度Ｔ１の間にあるときにはスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの接合温度Ｔｊを演算しこの接合温度Ｔｊが図９の動作領域ＯＲ３のＴ１よりも右側部分に位置するように制御し、温度センサ６の検出温度Ｔｄが所定温度Ｔ１以下のときにはスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの損失Ｌｏを演算しこの損失Ｌｏが図９の動作領域ＯＲ３のＴ１よりも左側部分に位置するように制御することをその特徴とする。
【００５４】
詳しくは、図８のフローチャートに示すように、温度センサ６の検出温度Ｔｄと所定温度Ｔ１とを比較し（ステップＳ２１）、Ｔｄ＞Ｔ１のときにはステップＳ２２に移行し、Ｔｄ≦Ｔ１のときにはステップＳ２６に移行する。
【００５５】
Ｔｄ＞Ｔ１のときには、今現在のスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの接合温度Ｔｊを前記式１によって演算する（ステップＳ２２）。前記式１の損失Ｌｏはスイッチング素子に流れる電流による損失Ｌｏ２との和（Ｌｏ＝Ｌｏ１＋Ｌｏ２）であり、Ｌｏ１は前記式２により求め、Ｌｏ２は前記式３または式４により求める。
【００５６】
次に、図９の接合温度制限線Ｘ１によって規定された制限温度Ｔｓと演算により得た接合温度Ｔｊとを比較し（ステップＳ２３）、Ｔｊ≦ＴｓのときにはステップＳ２１に戻り、Ｔｊ＞Ｔｓのときには続いて接合温度Ｔｊの低減処理を行う（ステップＳ２４）。前記の制限温度Ｔｓはスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの仕様によって予め設定されたもので、例えば１５０℃である。
【００５７】
この接合温度Ｔｊの低減処理は前記式１における損失Ｌｏを減少させる方法、具体的には前記式２におけるスイッチング回数Ｎｓを減少させる方法と前記式３または式４における電流Ｉｓを減少させる方法の一方または両方によって行う。スイッチング回数Ｎｓを減少させる方法と電流Ｉｓを減少させる方法については先に説明した通りであるのでその説明を省略する。
【００５８】
この接合温度Ｔｊの低減処理によってＴｊ≦ＴｓとなったときにはステップＳ２１に戻り（ステップＳ２５）、以後も同様の手順を繰り返す。
【００５９】
一方、ステップＳ２１でＴｄ≦Ｔ１のときには、今現在のスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの損失Ｌｏを演算する（ステップＳ２６）。ここでの損失Ｌｏはスイッチング素子に流れる電流による損失Ｌｏ２との和（Ｌｏ＝Ｌｏ１＋Ｌｏ２）であり、Ｌｏ１は前記式２により求め、Ｌｏ２は前記式３または式４により求める。
【００６０】
次に、図９の損失制限線Ｘ２によって規定された制限損失Ｌｓと演算により得た損失Ｌｏとを比較し（ステップＳ２７）、Ｌｏ≦ＬｓのときにはステップＳ２１に戻り、Ｌｏ＞Ｌｓのときには続いて損失Ｌｏの低減処理を行う（ステップＳ２８）。前記の制限損失Ｌｓはスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの仕様によって予め設定されたものである。
【００６１】
この損失Ｌｏの低減処理は、前記式２におけるスイッチング回数Ｎｓを減少させる方法と前記式３または式４における電流Ｉｓを減少させる方法の一方または両方によって行う。スイッチング回数Ｎｓを減少させる方法と電流Ｉｓを減少させる方法については先に説明した通りであるのでその説明を省略する。
【００６２】
この損失Ｌｏの低減処理によってＬｏ≦ＬｓとなったときにはステップＳ２１に戻り（ステップＳ２９）、以後も同様の手順を繰り返す。
【００６３】
この第３の運転範囲制限方法によれば、温度センサ６の検出温度Ｔｄが所定温度Ｔ１よりも大きく、且つ、スイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの使用限界温度Ｍａｘ以下にある状態では、予め設定された制限温度Ｔｓと演算された接合温度Ｔｊとを比較して、Ｔｊ＞ＴｓのときにはＴｊ≦Ｔｓとなるように接合温度Ｔｊの低減処理を行い、一方、温度センサ６の検出温度Ｔｄが所定温度Ｔ１以下にある状態では、予め設定された制限損失Ｌｓと演算された損失Ｌｏとを比較して、Ｌｏ＞ＬｓのときにはＬｏ≦Ｌｓとなるように損失Ｌｏの低減処理を行っているので、検出温度Ｔｄに拘わらずスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓをその使用限界温度Ｍａｘまで効率的に活用してモータ１の運転範囲を拡大することができる。
【００６４】
図１０及び図１１は第４の運転範囲制限方法を示すもので、図１０は運転範囲制限処理に係るフローチャート、図１１はスイッチング素子の動作領域を示す図である。
【００６５】
因みに、図１１のＴｄは温度センサ６の検出温度、Ｔｓ−Ｔｊは所定の制限温度Ｔｓから演算により得たスイッチング素子の接合温度Ｔｊを減じた値、Ｌｏは演算により得たスイッチング素子の損失、Ｘ１は接合温度制限線、Ｘ２は損失制限線、ＯＲ４は接合温度制限線Ｘ１と損失制限線Ｘ２の下側に形成されたスイッチング素子の動作領域（図中の網掛け部分）である。接合温度制限線Ｘ１はスイッチング素子の使用限界温度Ｍａｘ、例えば１５０℃から低温域に向かって図中左上がりの勾配を有し、損失制限線Ｘ２はスイッチング素子の使用限界温度Ｍａｘから低温域に向かって一定の値を有しており、両制限線Ｘ１，Ｘ２は使用限界温度Ｍａｘよりも低い所定の温度、例えば２５℃において交差している。
【００６６】
この第４の運転範囲制限方法は、スイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの損失Ｌｏを演算しこの損失Ｌｏが制限損失Ｌｓよりも大きいときに図１１の動作領域ＯＲ４に位置するように制御すると共に、損失Ｌｏが制限損失Ｌｓ以下のときにスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの接合温度Ｔｊを演算しこの接合温度Ｔｊが図１１の動作領域ＯＲ４に位置するように制御することをその特徴とする。
【００６７】
詳しくは、図１０のフローチャートに示すように、まず、今現在のスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの損失Ｌｏを演算する（ステップＳ３１）。ここでの損失Ｌｏはスイッチング素子に流れる電流による損失Ｌｏ２との和（Ｌｏ＝Ｌｏ１＋Ｌｏ２）であり、Ｌｏ１は前記式２により求め、Ｌｏ２は前記式３または式４により求める。
【００６８】
次に、図１１の損失制限線Ｘ２によって規定された制限損失Ｌｓと演算により得た損失Ｌｏとを比較し（ステップＳ３２）、Ｌｏ≦ＬｓのときにはステップＳ３５に移行し、Ｌｏ＞Ｌｓのときには続いて損失Ｌｏの低減処理を行う（ステップＳ３３）。前記の制限損失Ｌｓはスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの仕様によって予め設定されたものである。
【００６９】
この損失Ｌｏの低減処理は、前記式２におけるスイッチング回数Ｎｓを減少させる方法と前記式３または式４における電流Ｉｓを減少させる方法の一方または両方によって行う。スイッチング回数Ｎｓを減少させる方法と電流Ｉｓを減少させる方法については先に説明した通りであるのでその説明を省略する。
【００７０】
この損失Ｌｏの低減処理によってＬｏ≦Ｌｓとなったとき（ステップＳ３４）、或いは、前記ステップＳ３２でＬｏ≦Ｌｓのときは、続いて、今現在のスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの接合温度Ｔｊを前記式１によって演算する（ステップＳ３５）。前記式１の損失Ｌｏはスイッチング素子に流れる電流による損失Ｌｏ２との和（Ｌｏ＝Ｌｏ１＋Ｌｏ２）であり、Ｌｏ１は前記式２により求め、Ｌｏ２は前記式３または式４により求める。
【００７１】
次に、図１１の接合温度制限線Ｘ１によって規定された制限温度Ｔｓと演算により得た接合温度Ｔｊとを比較し（ステップＳ３６）、Ｔｊ≦ＴｓのときにはステップＳ３１に戻り、Ｔｊ＞Ｔｓのときには続いて接合温度Ｔｊの低減処理を行う（ステップＳ３７）。前記の制限温度Ｔｓはスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓの仕様によって予め設定されたもので、例えば１５０℃である。
【００７２】
この接合温度Ｔｊの低減処理は前記式１における損失Ｌｏを減少させる方法、具体的には前記式２におけるスイッチング回数Ｎｓを減少させる方法と前記式３または式４における電流Ｉｓを減少させる方法の一方または両方によって行う。スイッチング回数Ｎｓを減少させる方法と電流Ｉｓを減少させる方法については先に説明した通りであるのでその説明を省略する。
【００７３】
この接合温度Ｔｊの低減処理によってＴｊ≦ＴｓとなったときにはステップＳ３１に戻り（ステップＳ３８）、以後も同様の手順を繰り返す。
【００７４】
この第４の運転範囲制限方法によれば、予め設定された制限損失Ｌｓと演算された損失Ｌｏとを比較して、Ｌｏ＞ＬｓのときにはＬｏ≦Ｌｓとなるように損失Ｌｏの低減処理を行うと共に、前記比較時にＬｏ≦Ｌｓのとき或いは損失Ｌｏの低減処理によってＬｏ≦Ｌｓとなったときには、続いて、予め設定された制限温度Ｔｓと演算された接合温度Ｔｊとを比較して、Ｔｊ＞ＴｓのときにはＴｊ≦Ｔｓとなるように接合温度Ｔｊの低減処理を行っているので、検出温度Ｔｄに拘わらずスイッチング素子Ｕｓ〜Ｚｓをその使用限界温度Ｍａｘまで効率的に活用してモータ１の運転範囲を拡大することができる。
【００７５】
尚、前述の説明ではインバータ部２によって３相ブラシレスモータ１を駆動するものを例示したが、リラクタンスモータやインダクションモータ等の他のモータを駆動するインバータを備えるモータ制御装置に前述の運転範囲制限方法を適用しても前記と同様の作用効果を得ることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、電力変換部のスイッチング素子をその使用限界温度まで効率的に活用してモータの運転範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のモータ制御装置を示すブロック図
【図２】本発明に係るモータ制御装置を示すブロック図
【図３】図２のモータ制御装置で実施される第１の運転範囲制限方法を示すフローチャート
【図４】第１の運転範囲制限方法に係るスイッチング素子の動作領域を示す図
【図５】第１の運転範囲制限方法に係るスイッチング回数を減少させる方法の説明図
【図６】図２のモータ制御装置で実施される第２の運転範囲制限方法を示すフローチャート
【図７】第２の運転範囲制限方法に係るスイッチング素子の動作領域を示す図
【図８】図２のモータ制御装置で実施される第３の運転範囲制限方法を示すフローチャート
【図９】第３の運転範囲制限方法に係るスイッチング素子の動作領域を示す図
【図１０】図２のモータ制御装置で実施される第４の運転範囲制限方法を示すフローチャート
【図１１】第４の運転範囲制限方法に係るスイッチング素子の動作領域を示す図
【符号の説明】
１…３相ブラシレスモータ、２…インバータ部、３…直流電源、４…駆動部、５…制御部、６…温度センサ、７…温度検出部、８…電流センサ、９…電流検出部、１０…電圧センサ、１１…電圧検出部、１２…軸位置センサ、１３…軸位置検出部、Ｔｄ…温度センサの検出温度、Ｔ１…所定温度、Ｔｊ…スイッチング素子の接合温度、Ｔｓ…制限温度、Ｌｏ…スイッチング素子の損失、Ｌｓ…制限損失、Ｘ１…接合温度制限線、Ｘ２…損失制限線、ＯＲ１〜ＯＲ４…動作領域。
【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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