(57)【要約】【課題】インバータ母線に配した電流検出用抵抗に流れる電流の通流時間を増加させ、電流検出を可能にし、位置決め、同期運転における電動機電流を安定させて起動性の良いベクトル制御インバータを提供する。【解決手段】同期運転の開始時における回転子の位置決めを行う際は、インバータ母線に配した電流検出抵抗の両端電圧を参照してインバータ出力電流を検出することによって、電動機の１相の電流を再現し、かつｄ軸電流の検出値が所定のｄ軸電流指令と一致するようにｄ軸電圧指令を補正して位置決めを行い、３相インバータ回路の所定の１相に流れる電流が、他の２相にそれぞれ半分として流れるように、所定の１相から他の２相に分流させる。また、同期運転の期間中において、ｄ軸電流の検出値が所定のｄ軸電流指令と一致するように、同期電動機の電圧方程式の誘起電圧定数を補正して同期運転を行う。【選択図】　図５
2004104978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流を交流に変換し電動機を駆動するインバータと、このインバータの直流側に設けられた電流検出用抵抗と、この電流検出用抵抗によって検出された電流に基づいて前記電動機を制御する手段とを備えた電動機の制御装置において、前記電動機の運転開始時における回転子の位置決めを行う際、前記電流検出用抵抗によって検出された電流のうち前記電動機の１相の電流が指令値に追従するように制御する手段を備えた電動機の制御装置。
【請求項２】
直流を交流に変換し電動機を駆動するインバータと、このインバータの直流側に設けられた電流検出用抵抗と、この電流検出用抵抗によって検出された電流に基づいて前記電動機を制御する手段とを備えた電動機の制御装置において、前記電動機の運転開始時における回転子の位置決めを行う際、前記電流検出用抵抗によって検出された電流のうち前記電動機の１相の電流が指令値に追従するように制御する手段を備え、前記１相の電流指令の位相を前記電流検出用抵抗によってこの相以外の相の電流検出が困難であると予め決められた範囲の位相とした電動機の制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記予め決められた範囲の位相は、所定の１相に流れる電流が、所定の１相から他の２相に等分に分流する位相を含む範囲の位相である電動機の制御装置。
【請求項４】
請求項２において、前記電流検出用抵抗によって検出された電流のうち前記電動機の１相の電流が指令値に追従するように制御する手段は、前記インバータの所定の１相に出力するＰＷＭ信号のデューティが所定の値より大きい場合に前記指令地に追従するように制御して位置決めを行う電動機の制御装置。
【請求項５】
直流を交流に変換し電動機を駆動するインバータと、ｄ軸電流指令、周波数指令、実ｑ軸電流とを入力し前記インバータの各素子のスイッチング信号を生成するベクトル制御手段とを備えた電動機の制御装置において、前記ｄ軸電流指令と実ｄ軸電流とに基づいて前記ベクトル制御手段における誘起電圧定数を補正する手段とを備えた電動機の制御装置。
【請求項６】
請求項５において、前記誘起電圧定数を補正する手段は、運転中の電動機回転数が所定の回転数より大きい場合に前記誘起電圧定数を補正する電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３相インバータ回路を備えた同期電動機のベクトル制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、電動機の速度制御にベクトル制御インバータが広範囲で用いられ、高精度、高効率の電動機制御を行うことができる。
【０００３】
ベクトル制御を行うためには、電動機の各相に流れる電流を検出する必要があり、従来、検出手段として電流センサを用いるのが一般的であった。しかし電流センサは高価であるため、最近は電流センサを用いずに電動機電流を検出する方法が提案されている。例えば、（非特許文献）で示されているように、インバータ母線に配したシャント抵抗を利用し、電動機の各相電流を再現する方法がある。
【非特許文献】
平成１４年電気学会全国大会、「インバータ母線電流センシングによるＰＭモータの正弦波駆動」第２０１頁（２００２年３月２６日発行）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この方法によれば、電流センサを用いずにシャント抵抗の電流を検出することによって電動機電流を再現し、ベクトル制御を行うことができる。ところが、シャント抵抗の電流は、インバータのＰＷＭ制御信号のオンオフに同期して通流、遮断するので、電流検出のタイミングが重要になる。更に、インバータの電源電圧が高い場合、或いは、インバータのＰＷＭ制御のチョッパ周波数が高い場合、電動機の種類の相違など様々な要因により、ＰＷＭ制御信号のオン時間が短くなることによってシャント抵抗に流れる電流の通流時間が減少し、電流検出が困難になる場合が想定される。
【０００５】
同期電動機を始動させるためには、回転子の磁極位置を始動しやすい位置に移動させる必要がある。このために、各相の固定子巻き線から予め決めた磁束が出力されるように各相にインバータから電圧をかける。このとき、瞬時に固定子巻き線に電流が流れるように電圧を印加すると、回転子はその位置に向かって回転始動するのであるが、オーバーシュートしてしまい予定の位置で停止するまで振動が発生するという問題がある。特に、空気調和機に用いられる圧縮機用の電動機として採用した場合、この正逆の振動は圧縮機にとって悪影響を及ぼす場合がある。
【０００６】
また、同期電動機のベクトル制御は、ｄ軸電流指令と、周波数指令と、実ｑ軸電流とを入力してインバータの各素子のスイッチング信号を生成する。このスイッチング信号を生成する過程で電動機の誘起電圧定数を用いるが、この値は、電動機を設計する際の値を用いて予め計算によって求めたものを定数として用いている。しかし、実際の電動機は製造過程で多少の製品のばらつきがある。このばらつきによって誘起電圧定数も電動機によって異なる。このため、予め記憶した誘起電圧定数と、実際に制御している電動機の誘起電圧定数がずれてしまい実制御上電動機効率を低下させる要因となっていた。
【０００７】
本発明の目的は、回転子に永久磁石を搭載した直流ブラシレスモータの始動時における回転子の位置決め時に、振動の発生を抑制する電動機の制御装置を提供することである。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、電動機電流の検出をインバータの直流側に設けられた電流検出用抵抗で行う電動機の制御装置において、位置決め時の電動機電流制御を電流検出用抵抗で電流検出されうるように行うことにある。
【０００９】
本発明の第３の目的は、電動機をベクトル制御によって運転する電動機制御装置において、内部演算に用いる誘起電圧定数をその電動機に合った値とすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、直流を交流に変換し電動機を駆動するインバータと、このインバータの直流側に設けられた電流検出用抵抗と、この電流検出用抵抗によって検出された電流に基づいて前記電動機を制御する手段とを備えた電動機の制御装置において、前記電動機の運転開始時における回転子の位置決めを行う際、前記電流検出用抵抗によって検出された電流のうち前記電動機の１相の電流が指令値に追従するように制御する手段を備えることによって達成される。
【００１１】
上記第２に目的は、直流を交流に変換し電動機を駆動するインバータと、このインバータの直流側に設けられた電流検出用抵抗と、この電流検出用抵抗によって検出された電流に基づいて前記電動機を制御する手段とを備えた電動機の制御装置において、前記電動機の運転開始時における回転子の位置決めを行う際、前記電流検出用抵抗によって検出された電流のうち前記電動機の１相の電流が指令値に追従するように制御する手段を備え、前記１相の電流指令の位相を前記電流検出用抵抗によってこの相以外の相の電流検出が困難であると予め決められた範囲の位相とすることによって達成される。
【００１２】
また、上記第３の目的は、直流を交流に変換し電動機を駆動するインバータと、ｄ軸電流指令、周波数指令、実ｑ軸電流とを入力し前記インバータの各素子のスイッチング信号を生成するベクトル制御手段とを備えた電動機の制御装置において、前記ｄ軸電流指令と実ｄ軸電流とに基づいて前記ベクトル制御手段における誘起電圧定数を補正する手段とを備えることによって達成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明による実施例を図１〜８を用いて説明する。図１は本発明によるベクトル制御インバータ装置の回路構成の実施形態を示す。図において、１は商用電源、２は整流ダイオード、３は平滑コンデンサ、４は３相インバータブリッジ回路、５は電流検出用抵抗、６は同期電動機、Ｕ＋はＵ相上アームのスイッチング素子、Ｕ−はＵ相下アームのスイッチング素子、Ｖ＋はＶ相上アームのスイッチング素子、Ｖ−はＶ相下アームのスイッチング素子、Ｗ＋はＷ相上アームのスイッチング素子、Ｗ−はＷ相下アームのスイッチング素子、ＩｕはＵ相電動機電流、ＩｖはＶ相電動機電流、ＩｗはＷ相電動機電流、Ｉｄｃは直流電流である。
【００１４】
この回路の動作について説明する。１の商用電源からの交流電力は、２の整流ダイオードと３の平滑コンデンサによって、直流電力に変換される。４のインバータブリッジ回路には直流電力が供給され、インバータブリッジ回路を構成する６個のスイッチング素子Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−のオンオフ動作によって、６の直流電動機に電動機電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが流れ、５の電流検出用抵抗に電流Ｉｄｃが流れる。５のシャント電流に流れる電流Ｉｄｃを検出して、電動機各相の電流を再現し、ベクトル制御によって電動機を駆動する。
【００１５】
次に、図２を用いて同期電動機の起動制御について説明する。Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は時刻、Ｔａは停止時間、Ｔｂは位置決め時間、Ｔｃは同期運転時間、ＩｕはＵ相電動機電流、ＩｖはＶ相電動機電流、ＩｗはＷ相電動機電流である。
【００１６】
Ｔａの期間は電動機が停止し、インバータに通電しない。時刻Ｔ１より、インバータのスイッチング素子Ｕ＋，Ｖ−，Ｗ−に通電を開始し、回転子の位置決めを行う。このとき、電動機にはＩｕが流れ込み、Ｉｖ，Ｉｗが流れ出す。ＩｖとＩｗの大きさがＩｕの大きさの半分となるように、スイッチング素子Ｕ＋，Ｖ−，Ｗ−のデューティを制御する。Ｔｂの期間は位置決め処理を行い、時刻Ｔ２において位置決め処理を終了する。Ｔｃの期間は同期運転を行い、時刻Ｔ２の位置決め終了と同時に同期運転を開始する。同期運転時はＩｕ，Ｉｖ，Ｉｗに正弦波電流を流して電動機を駆動させる。所定以上の起動トルクを得るために、位置決め及び同期運転は、電動機電流を所定の値に制御する必要がある。電動機電流は、インバータ母線に配置した５の電流検出用抵抗に流れる電流を検出し、電動機の各相の電流を再現して得る。位置決め時は１相の電流検出のみ可能であり、同期運転時は２相の電流検出が可能である。位置決め時はＩｖとＩｗを加えた電流がＩｕの電流と同等であって、この電流が５の電流検出用抵抗に流れるのでＩｕの検出のみ可能である。Ｉｕはインバータのチョッパ動作によって、電流が通電と遮断を切り返す。したがって、Ｉｕを検出する際は、インバータの通電時間が長いほど電流検出に有利である。通電時間は、インバータの各相から出力する正弦波電圧位相によって変化するが、Ｉｕの通電時間を最大とするため、Ｉｕの位相θＩｕをπ／２にして、ＩｖとＩｗの大きさがＩｕの大きさの半分となるように、スイッチング素子Ｕ＋，Ｖ−，Ｗ−のデューティを制御する。このようにＴｂの位置決め期間においては、Ｉｕの位相θＩｕをπ／２に固定することにより、Ｉｕの通電時間を最大にして、Ｉｕの検出を容易にする。
【００１７】
同期電動機を始動させるためには、回転子の磁極位置を始動しやすい位置に移動させる必要がある。このために、各相の固定子巻き線から予め決めた磁束が出力されるように各相にインバータから電圧をかける。このとき、瞬時に固定子巻き線に電流が流れるように電圧を印加すると、回転子はその位置に向かって回転始動するのであるが、オーバーシュートしてしまい予定の位置で停止するまで振動が発生するという問題がある。特に、空気調和機に用いられる圧縮機用の電動機として採用した場合、この正逆の振動は圧縮機にとって悪影響を及ぼす場合がある。
【００１８】
そこで、上記説明したように、急激に電圧を印加するのではなくて、徐々に所定の電流となるように電圧を上昇させていくのが望ましい。位置決め運転は、いずれか１相の電流を制御すればよいことから、本実施例ではＩｕを制御対象としている。また、電流を制御するためには、実電流をフィードバックして管理する必要がある。しかし、後述するように、インバータの直流側に設けられた電流検出用抵抗による電動機電流の検出は、電流検出が困難な領域（検出電流が制御に利用できない領域）が存在する。もし、制御対象となる相の電流の位相を電流検出が困難な領域、若しくはその近傍にしてしまうと、確実に必要な電流が検出できるとは限らず電流検出されなければ、始動失敗に至る。
【００１９】
この問題を解決するため、本実施例では、制御対象となる相の電流が確実に電流検出用抵抗によって検出されるように、制御対象となる相の電流指令の位相を他の相の電流検出が困難であると予め決められた位相範囲とした。すなわち、２／πを含む位相とした。
【００２０】
一方、Ｔｃの同期運転時はスイッチング素子Ｕ＋，Ｖ−，Ｗ−のデューティが同期運転時の位相θＩｕに応じて順次変化するので、１相または２相の電動機電流が検出可能である。
【００２１】
次に、図３を用いて位置決め制御について説明する。Ｉｐｏｓは位置決め時の電動機電流の最大値、Ｉｕ＊はＵ相電動機電流指令値、時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは図２と同一のものである。
【００２２】
位置決め開始時刻Ｔ１における各相の電動機電流は０であり、位置決めが終了する時刻Ｔ２において、ＩｕはＩｐｏｓ、ＩｖとＩｗは−Ｉｐｏｓ／２まで増加させて、回転子の位置決めが正確に行われるようにする。時刻Ｔ１からＴ２に至るまで、各相の電動機電流を増加させてゆくが、たとえば電動機電流Ｉｕは指令値Ｉｕ＊に一致するように制御する。また、図示したようにＴ１直後の時間領域Ｔｂ’は、５の電流検出用抵抗に電流Ｉｄｃが流れる時間が短く電流検出が困難であるため、電流検出値Ｉｕと電流指令値Ｉｕ＊を一致させるフィードバック制御は行わない。ここで、図９を用いて５の電流検出用抵抗に流れる電流とマイコンによる電流検出について説明する。ＶｕはＵ相電動機電圧、ＶｖはＶ相電動機電圧、ＶｗはＷ相電動機電圧である。各相の電動機電圧は正弦波であるが、マイコン内部では図９で示すように直線近似したＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗを用いる。ＣＮＴ１とＣＮＴ２は、各相のチョッパ信号を作成する際に用いる比較信号であり、上下アームの短絡を防止するデッドタイムＴｄｅａｄを設ける必要があるため、カウント値にをデッドタイム分の差を設けたＣＮＴ１とＣＮＴ２を用いる。Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗとＣＮＴ１，ＣＮＴ２の大小を比較して、インバータのチョッパ信号Ｕ＋、Ｕ−、Ｖ＋、Ｖ−、Ｗ＋、Ｗ−を得る。これらチョッパ信号に応じて直流電流Ｉｄｃが流れ、この電流値をマイコンのＡＤ変換器を用いて読み込む。直流電流Ｉｄｃは、各相の電動機電流が重畳したものであり、チョッパ信号Ｕ＋、Ｕ−、Ｖ＋、Ｖ−、Ｗ＋、Ｗ−の組み合わせにより、各相の電動機電流が交互に流れる。図において、Ｗ１の期間はＩｗ、Ｗ２の期間はＩｖ、Ｗ３の期間はＩｖ、Ｗ４の期間はＩｗが流れる場合を例に示している。時間Ｗ１はＵ相とＷ相の電動機電圧の波高値の差に比例し、電動機電圧と電動機電流の波高値はおよそ比例する。従って、Ｕ相とＷ相の電流波高値が接近すれば時間Ｗ１が小さくなり電流検出が困難になる。波高値が一致すれば、Ｗ１の幅は０になり電流検出は不可能である。同様にＷ２，Ｗ３，Ｗ４についても対応する波高値が接近すれば幅が小さくなり電流検出が困難になる。このように、２相の電動機電流を用いてベクトル制御の演算を行うためには、Ｉｄｃ電流検出に必要な時間幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４を確保する必要があり、チョッパ信号Ｕ＋、Ｕ−、Ｖ＋、Ｖ−、Ｗ＋、Ｗ−のデューティが小さく、電流検出ができない場合は、図３で説明した電流検出値Ｉｕと電流指令値Ｉｕ＊を一致させるフィードバック制御を行わない。
【００２３】
次に、図４を用いてベクトル制御演算について説明する。１０は電動機電圧方程式演算、１１は２相→３相変換演算、１２はスイッチング素子Ｕ＋，Ｕ−等を駆動するドライバ、１３は位相演算、１４は３相→２相変換演算、１５は相電流再現演算、１６はＡＤ変換器、１７は２相→３相変換演算、Ｉｄ＊はｄ軸電流指令、ｆ＊は周波数指令、Ｖｄ＊はｄ軸電圧指令、Ｖｑ＊はｑ軸電圧指令、θは電圧位相、ＩｕはＵ相電動機電流、ＩｗはＷ相電動機電流、Ｉｑはｑ軸電動機電流、Ｉｄはｄ軸電動機電流、Ｉｕ’はＩｕの前回値、Ｉｗ’はＩｗの前回値、Ｉｄｃは５の電流検出用抵抗に流れる直流電流、ＶｕはＵ相電動機電圧、ＶｖはＶ相電動機電圧、ＶｗはＷ相電動機電圧である。
【００２４】
図４はベクトル制御演算として一般的な計算を示したものである。１０の電動機電圧方程式演算では数１に示す計算式によって、Ｉｄ＊のｄ軸電流指令、ｆ＊の周波数指令、Ｉｑのｑ軸電動機電流に基づいてＶｄ＊のｄ軸電圧指令、Ｖｑ＊のｑ軸電圧指令を算出する。１３の位相演算は、ｆ＊の周波数指令に比例させて電動機電圧位相を進め、電動機電圧位相の瞬時値を算出してθに格納する。１１の２相→３相変換演算は電圧位相θを参照して、Ｖｄ＊のｄ軸電圧指令、Ｖｑ＊のｑ軸電圧指令より、ＶｕのＵ相電動機電圧、ＶｖのＶ相電動機電圧、ＶｗのＷ相電動機電圧を算出する。１５の相電流再現演算は、１６のＡＤ変換器によって５の電流検出用抵抗に流れる直流電流Ｉｄｃを読込み、ＩｕのＵ相電動機電流、ＩｗのＷ相電動機電流を算出する。１４の３相→２相変換演算は、ＩｕのＵ相電動機電流、ＩｗのＷ相電動機電流からＩｑのｑ軸電動機電流、Ｉｄのｄ軸電動機電流を算出する。１７の２相→３相変換演算は電圧位相θを参照して、Ｉｑのｑ軸電動機電流、Ｉｄのｄ軸電動機電流からＩｕ’のＩｕ前回値、Ｉｗ’のＩｗ前回値を算出する。Ｉｕ’のＩｕ前回値、Ｉｗ’のＩｗ前回値は、１５の相電流再現演算にて相電流が再現できなかった場合に、相電流の前回算出した値を今回の値として代用するために用いる。
【００２５】
図５を用いて位置決め時における電流フィードバック制御を説明する。図５は図４の演算ブロック図に２１の点線で示す部分を追加したものである。位置決め時は、ＩｖとＩｗを加えた電流がＩｕの電流と同等であって、この電流が５の電流検出用抵抗に流れるのでＩｕをＩｄｃとして検出する。検出したＩｄｃは、１５の相電流再現演算によって、Ｉｕ，Ｉｗに変換され、更に１４の３相→２相変換演算によってＩｑとＩｄに変換される。位置決め時は回転子が固定しているため、Ｉｑの検出値は０であり、Ｉｄの検出値のみをフィードバック制御する（この場合は、Ｉｕ＝Ｉｄとなる。従って、ベクトル制御系をそのまま利用しようとすると位置決めのためだけにＩｕを検出して演算処理に入力する回路が必要となるが、Ｉｕ＝Ｉｄであるため、Ｉｄを用いることで何らの変更を加えることなく位置決めが可能となる）。１８の加減算機は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｄ軸電流検出値Ｉｄの差分を算出し、１９のｄ軸電流制御器に出力する。１９のｄ軸電流制御器は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｄ軸電流検出値Ｉｄの差分が０となるようにｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を補正するためのＶｄ’を出力する。２０の加減算機は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊とｄ軸電電圧補正値Ｖｄ’を加算し、補正後のｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊＊として出力する。この電流フィードバック制御により、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を電流指令値Ｉｕ＊として制御し、電流検出値Ｉｕと電流指令値Ｉｕ＊を一致させる。
【００２６】
次に、図６を用いて同期運転時における電流フィードバック制御を説明する。図６は図４の演算ブロック図に２３の点線で示す部分を追加したものである。図５の制御と同様に、検出したＩｄｃは、１５の相電流再現演算によって、Ｉｕ，Ｉｗに変換され、更に１４の３相→２相変換演算によってＩｑとＩｄに変換される。同期運転時は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊のみをフィードバック制御し、かつｑ軸電流指令値を０にして回転子を同期運転する。所定の回転数まで増速した後、ｑ軸電流検出値をフィードバックする制御に切り替える。１８の加減算機は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｄ軸電流検出値Ｉｄの差分を算出し、２２の誘起電圧補正制御器に出力する。２２の誘起電圧補正制御器は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｄ軸電流検出値Ｉｄの差分が０となるように誘起電圧定数Ｋｅを補正するための誘起電圧補正値Ｋｅ’を出力する。１０電動機電圧方程式演算において、誘起電圧定数Ｋｅと誘起電圧補正値Ｋｅ’を加算して（数１）を用いて演算する。この電流フィードバック制御により、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を電流指令値Ｉｕ＊として制御し、電流検出値Ｉｕと電流指令値Ｉｕ＊を一致させる。
【００２７】
【数１】
2004104978.tif 000003
上述したように、同期電動機のベクトル制御は、ｄ軸電流指令と、周波数指令と、実ｑ軸電流とを入力してインバータの各素子のスイッチング信号を生成する。このスイッチング信号を生成する過程で電動機の誘起電圧定数を用いるが、この値は、電動機を設計する際の値を用いて予め計算によって求めたものを定数として用いている。しかし、実際の電動機は製造過程で多少の製品のばらつきがある。このばらつきによって誘起電圧定数も電動機によって異なる。このため、予め記憶した誘起電圧定数と、実際に制御している電動機の誘起電圧定数がずれてしまい実制御上電動機効率を低下させる要因となっていた。この点を解決する実施例を次に説明する。
【００２８】
図７を用いて位置決めから同期運転に処理を移行する手順を説明する。図中の記号は図４と同一のものである。位置決めが終了する時刻Ｔ２において、ＩｕはＩｐｏｓ、ＩｖとＩｗは−Ｉｐｏｓ／２まで増加させて、回転子の位置決めを行う。このとき、ＩｕはＩｐｏｓ、ＩｖとＩｗは−Ｉｐｏｓ／２として制御しているので、例えばＵ相の電動機電圧を生成する正弦波の位相はπ／２に相当し、Ｖ相及びＷ相の電動機電圧を生成する正弦波の位相は、Ｕ相の正弦波に対して±２π／３ずれている場合に相当する。位置決めから同期運転を開始する際は、正弦波位相の初期値をπ／２として、各相の電動機電圧を出力する。これにより、図７に示すように位置決めから同期運転の移行を、電動機電流の変動等を生じることなく円滑に行うことができる。
【００２９】
次に、図７及び図８を用いて、同期運転における誘起電圧補正について説明する。図７は、マイコンに設定した誘起電圧定数Ｋｅが、実際の電動機の誘起電圧定数に同等の場合を示し、図８は、マイコンに設定した誘起電圧定数Ｋｅが、実際の電動機の誘起電圧定数より大きい場合を示す。図７において、同期運転Ｔｃの間は、電動機の各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの波高値は一定に制御されるが、図８では、マイコンに設定した誘起電圧定数Ｋｅが、実際の電動機の誘起電圧定数より大きいため、インバータから出力する各相電圧は、電動機の回転数が増すにつれて、実際の誘起電圧が増す以上に大きくなり、電動機の各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの波高値は一定に制御されない。このような場合、同期運転中に電動機電流が大きくなって、過電流による故障等の問題が生じることが考えられる。そこで、電動機電流を検出して、波高値が一定に制御されるように、図６において説明した内容で誘起電圧定数Ｋｅを補正する。また、電動機の始動直後の回転数が低い場合、実際の誘起電圧が非常に小さいので、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｄ軸電流検出値Ｉｄの差分が０となるようにマイコン内部の誘起電圧定数Ｋｅを補正すると過補償となることが考えられるので、所定の回転数に至った時点で誘起電圧定数Ｋｅの補正制御を開始する。このタイミングを図７のＴ４に示す。
【００３０】
以上により、電流センサを用いずに電流検出用抵抗の電流を検出することによって電動機電流を再現し、同期電動機のベクトル制御を行う際に、良好に位置決めと同期運転を行うことができる。
【００３１】
以上本実施例によれば、同期運転の開始時における回転子の位置決めを行う際は、インバータ母線に配した電流検出抵抗の両端電圧を参照してインバータ出力電流を検出することによって、電動機の１相の電流を再現し、該再現電流に基づいて回転子座標軸上で直交するｄ、ｑ軸における電動機電流を算出し、かつ、座標軸上で直交するｄ、ｑ軸における各電流指令値と周波数指令値とに基づいて前記３相インバータ回路から交流電力を出力しｄ軸電流の検出値が所定のｄ軸電流指令と一致するようにｄ軸電圧指令を補正して位置決めを行うので、電流センサを用いなくても同期電動機の位置決め制御を行うことができる。
【００３２】
また、回転子の位置決めを行う際は、３相インバータ回路の所定の１相に流れる電流が、他の２相にそれぞれ半分として流れるように、所定の１相から他の２相に分流するように制御するので、電流検出用抵抗に流れる電流の通流時間を長することにより電流検出を容易にし、同期電動機の位置決め制御を行うことができる。
【００３３】
また、回転子の位置決めを行う際は、３相インバータ回路の所定の１相に出力するＰＷＭ制御信号のデューティが所定の値より大きい場合のみ、所定の目標値と一致するように前記ｄ軸電流指令を制御するので、精度の良い同期電動機の位置決め制御を行うことができる。
【００３４】
また、同期運転の期間中において、ｄ軸電流の検出値が所定のｄ軸電流指令と一致するように、同期電動機の電圧方程式の誘起電圧定数を補正するので、同期運転中の電動機電流を安定させて運転することができる。
【００３５】
また、同期運転の期間中において、ｄ軸電流の検出値が所定のｄ軸電流指令と一致するように、同期電動機の電圧方程式の誘起電圧定数を補正して同期運転を行う際は、同期運転中の電動機回転数が所定の回転数より大きい場合のみ、前記誘起電圧定数を補正するので、同期運転中の電動機電流を安定させて運転することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上本発明によれば、回転子に永久磁石を搭載した直流ブラシレスモータの始動時における回転子の位置決め時に、振動の発生を抑制する電動機の制御装置を提供することができる。
【００３７】
また、電動機電流の検出をインバータの直流側に設けられた電流検出用抵抗で行う電動機の制御装置において、位置決め時の電動機電流制御を電流検出用抵抗で電流検出されうるように行うことができる。
【００３８】
さらに、電動機をベクトル制御によって運転する電動機制御装置において、内部演算に用いる誘起電圧定数をその電動機に合った値とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるインバータ装置の一実施例の回路ブロック図である。
【図２】本発明によるインバータ装置の一実施例の制御を示す図である。
【図３】本発明によるインバータ装置の一実施例の制御を示す図である。
【図４】本発明によるインバータ装置の一実施例の制御ブロック図である。
【図５】本発明によるインバータ装置の一実施例の制御ブロック図である。
【図６】本発明によるインバータ装置の一実施例の制御ブロック図である。
【図７】本発明によるインバータ装置の一実施例の制御原理を示す図である。
【図８】本発明によるインバータ装置の一実施例の制御原理を示す図である。
【図９】本発明によるインバータ装置の一実施例の制御原理を示す図である。
【符号の説明】
１…商用電源、２…整流ダイオード、３…平滑コンデンサ、４…インバータブリッジ回路、５…電流検出用抵抗、６…同期電動機、Ｕ＋…Ｕ相上アームのスイッチング素子、Ｕ−…Ｕ相下アームのスイッチング素子、Ｖ＋…Ｖ相上アームのスイッチング素子、Ｖ−…Ｖ相下アームのスイッチング素子、Ｗ＋…Ｗ相上アームのスイッチング素子、Ｗ−…Ｗ相下アームのスイッチング素子、Ｉｕ…Ｕ相電動機電流、Ｉｖ…Ｖ相電動機電流、Ｉｗ…Ｗ相電動機電流、Ｉｄｃ…直流電流、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４…時刻、Ｔａ…停止時間、Ｔｂ…位置決め時間、Ｔｃ…同期運転時間、θＩｕ…電動機電流Ｉｕの位相、Ｉｐｏｓ…位置決め時の電動機電流の最大値、Ｉｕ＊…Ｕ相電動機電流指令値、１０…電動機電圧方程式演算、１１…２相→３相変換演算、１２…スイッチング素子Ｕ＋，Ｕ−等を駆動するドライバ、１３…位相演算、１４…３相→２相変換演算、１５…相電流再現演算、１６…ＡＤ変換器、１７…２相→３相変換演算、Ｉｄ＊…ｄ軸電流指令、ｆ＊…周波数指令、Ｖｄ＊…ｄ軸電圧指令、Ｖｑ＊…ｑ軸電圧指令、θ…電圧位相、Ｉｕ…Ｕ相電動機電流、Ｉｗ…Ｗ相電動機電流、Ｉｑ…ｑ軸電動機電流、Ｉｄ…ｄ軸電動機電流、Ｉｕ’…Ｉｕの前回値、Ｉｗ’…Ｉｗの前回値、Ｉｄｃ…５の電流検出用抵抗に流れる直流電流、Ｖｕ…Ｕ相電動機電圧、Ｖｖ…Ｖ相電動機電圧、Ｖｗ…Ｗ相電動機電圧、１８，２０…加減算器、１９…ｄ軸電流制御器、２２…誘起電圧補正制御器、Ｉｕ＊…Ｕ相電流指令値、Ｔｂ’…時間、Ｖｕ…Ｕ相電動機電圧、Ｖｖ…Ｖ相電動機電圧、Ｖｗ…Ｗ相電動機電圧、Ｖ＋…インバータのＶ相上アームチョッパ信号、Ｖ＋…インバータのＶ相下アームチョッパ信号、Ｕ＋、Ｕ−、Ｗ＋、Ｗ−…それぞれＵ相、Ｗ相の上下アームチョッパ信号。
【図１】
2004104978.tif 000004
【図２】
2004104978.tif 000005
【図３】
2004104978.tif 000006
【図４】
2004104978.tif 000007
【図５】
2004104978.tif 000008
【図６】
2004104978.tif 000009
【図７】
2004104978.tif 000010
【図８】
2004104978.tif 000011
【図９】
2004104978.tif 000012