(57)【要約】【課題】起動時のピーク電流を低く抑えて加速制御を安定化すること。【解決手段】モータ３のステータの３相電機子巻線に３相電力を供給する３相電力分配器５と、３相のモータ電流Ｉを検出する電流検出器と、モータ３のロータの回転位置を検出する位置検出器１１と、制御器６とから構成されている。モータ３の運転制御モードは、起動時の加速中の同期運転制御モードと、ロータ回転数が規定回転数に到達した後の位置検出運転モードとから形成されている。制御器６は、同期運転制御モードで、電流検出器が検出するモータ電流に対応する負荷トルクＴを推定し、負荷トルクＴに対応するモータ電圧指令値８を３相電力分配器５に指示する。ロータはその３相電力により規定回転数まで加速される。電流値の測定により電流値−トルク−電圧の対応関係に基づいて、適格な運転が可能である。その電流値のフィードバックは、適格な加速を実現する。このような適格加速は、起動時の負荷変動に起因する円滑な加速制御の困難を解消する。【選択図】          図１
2004222382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのステータの３相電機子巻線に３相電力を供給する３相電力分配器と、
３相のモータ電流を検出する電流検出器と、
前記モータのロータの回転位置を検出する位置検出器と、
制御器とを構成し、
前記モータの運転制御モードは、起動時の加速中の同期運転制御モードと、
ロータ回転数が規定回転数に到達した後の位置検出運転モードとを形成し、
前記制御器は、前記同期運転制御モードで、前記電流検出器が検出する前記モータ電流に対応する負荷トルクを推定し、前記負荷トルクに対応するモータ電圧指令値を前記３相電力分配器に指示し、前記３相電力分配器は、前記同期運転制御モードで、前記モータ電圧指令値に対応するモータ電圧の３相電力を前記３相電機子巻線に供給し、
前記ロータは前記３相電力により前記規定回転数まで加速される
モータの運転制御装置。
【請求項２】
負荷トルクとモータ電流との間には、負荷トルクが大きくなればモータ電流が小さくなる関係が存在し、前記負荷トルクは前記関係に基づいて推定される
請求項１のモータの運転制御装置。
【請求項３】
前記負荷トルクＴは、次式、又は、次式に対応するテーブル：
Ｔ＝−ａＩ＋ｂ
Ｉ：モータ電流
で表される前記トルク−電流特性に基づいて推定される
請求項１のモータの運転制御装置。
【請求項４】
前記負荷トルクは、前記モータ電流に対応するモータ電圧に基づいて推定される
請求項２又は３のモータの運転制御装置。
【請求項５】
前記制御器は、前記３相の位相と前記回転位置の位相との間の位相差が規定位相差範囲にあるときに、前記運転制御モードを前記同期運転制御モードから前記位置検出運転モードに切り換える
請求項１〜４から選択される１請求項のモータの運転制御装置。
【請求項６】
前記制御器は、前記運転制御モードを前記同期運転制御モードから前記位置検出運転モードに切り換える移行過程に移行する前には、前記３相電力の移行過程前通電角を１２０度より大きく、且つ、１８０度又は１８０度より小さく設定する
請求項１〜５から選択される１請求項のモータの運転制御装置。
【請求項７】
前記通電角は概ね１８０度である
請求項６のモータの運転制御装置。
【請求項８】
前記制御器は、前記運転制御モードを前記同期運転制御モードから前記位置検出運転モードに切り換える移行過程で、前記３相電力の移行過程通電角を１２０度より大きく、且つ、１８０度又は１８０度より小さく設定する
請求項６又は７のモータの運転制御装置。
【請求項９】
前記移行過程通電角は概ね１２０度である
請求項８のモータの運転制御装置。
【請求項１０】
前記移行過程通電角を除く角度範囲の端子電圧に基づいて前記回転位置が検出される
請求項８又は９のモータの運転制御装置。
【請求項１１】
モータのステータの３相電機子巻線に３相電力を供給する３相電力分配器と、３相のモータ電流を検出する電流検出器と、前記モータのロータの回転位置を検出する位置検出器と、制御器とを構成するモータの運転を制御するモータの運転制御方法であり、
前記モータを強制同期運転モードで運転する第１ステップと、
前記モータを位置検出運転モードで運転する第２ステップとを構成し、
前記第１ステップは、
前記ロータを始動するステップと、
前記ステータのモータ電流を検出するステップと、
前記モータ電流に対応する負荷トルクを推定するステップと、
前記負荷トルクに対応するモータ電圧を前記３相電機子巻線に印加するステップと、
前記モータ電圧の時系列的印加により前記ロータを規定回転数まで加速するステップとを形成し、
前記第２ステップは、前記ロータの回転位置を検出するステップを形成する
モータの運転制御方法。
【請求項１２】
前記第１ステップから前記第２ステップに移行する第３ステップを更に構成し、
前記第３ステップは、
前記ロータの回転位相を検出するステップと、
前記３相電力の位相と前記回転位相との間の位相差が規定角度範囲にある時に前記強制同期運転モードから前記位置検出運転モードに切り換えるステップとを形成する
請求項１１のモータの運転制御方法。
【請求項１３】
前記モータ電圧を印加する前記ステップは、
前記ロータの回転数を概ね一定に制御するステップと、
前記ロータの回転数を上昇させるステップとを構成する
請求項１１又は１２のモータの運転制御方法。
【請求項１４】
前記第３ステップでは、前記３相電力の通電角は１２０度の範囲に設定され、前記範囲の時間的前後のいずれかの範囲で前記回転位相が検出される
請求項１２のモータの運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの運転制御装置、及び、モータの運転制御方法に関し、特に、起動時の運転モードで加速制御するモータの運転制御装置、及び、モータの運転制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
負荷変動に追従するモータとして、ＤＣモータ特にセンサレスＤＣブラシレスモータが知られている。トルク変動が大きい回転機械として、圧縮機が知られている。圧縮機は、それの回転に対応する圧縮部の摩擦トルクのバラツキ、ガス圧縮状態、又は、圧縮機モータの使用状態により、そのトルクが大きく増減する。このようなＤＣモータの起動時の回転加速制御のために、各機種ごとに想定される圧縮機の最大負荷トルクが参照されて、印加電圧パターンの調整が行われている（後掲特許文献１）。更に、起動時では低速回転状態で転流タイミングの制御が求められる（後掲特許文献２）。
【０００３】
運転時のトルクが通常状態の負荷トルクより小さく、且つ、インバータの電源電圧が高い場合に強い過励磁状態になるモータでは、そのモータ電流が増大して、モータ減磁を惹起する恐れがある。特に、高効率化が求められる高電圧仕様のモータ（励磁：フェライト磁石を用いるモータ）では、減磁電流値が低く、起動時のピーク電流が低く抑えられることが求められる。モータ起動時の回転加速制御は、位置検出運転状態の回転数に到達するまで低速回転の強制同期運転状態にある。強制同期運転から位置検出運転に切り換えられる切換え制御過程では、そのピーク電流値は規定値以下に抑えられることが求められる。更に、規定回転数で運転状態の制御的切換えが円滑であり起動失敗を招かないことが求められる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０９−２２４３９１号
【特許文献２】
特開２０００−２３６６９０号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、起動時のピーク電流が低く抑えられるモータの運転制御装置、及び、モータの運転制御方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、強制同期運転から位置検出運転に切り換えられる切換え制御過程のピーク電流値が規定値以下に抑えられるモータの運転制御装置、及び、モータの運転制御方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、規定回転数で運転状態の制御的切換えが円滑であるモータの運転制御装置、及び、モータの運転制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【０００７】
本発明によるモータの運転制御装置は、モータ（３）のステータの３相電機子巻線に３相電力を供給する３相電力分配器（５：インバータ）と、３相のモータ電流（Ｉ，Ｉｍ）を検出する電流検出器と、モータ（３）のロータの回転位置を検出する位置検出器（１１）と、制御器（６）とから構成されている。モータ（３）の運転制御モードは、起動時の加速中の同期運転制御モードと、ロータ回転数（Ｎ）が規定回転数に到達した後の位置検出運転モードとから形成されている。制御器（６）は、同期運転制御モードで、電流検出器が検出するモータ電流に対応する負荷トルク（Ｔ）を推定し、負荷トルク（Ｔ）に対応するモータ電圧指令値（８）を３相電力分配器（５）に指示する。３相電力分配器（５）は、同期運転制御モードで、モータ電圧指令値（８）に対応するモータ電圧の３相電力を３相電機子巻線に供給する。ロータはその３相電力により規定回転数まで加速される。
【０００８】
電流値の測定により電流値−トルク−電圧の対応関係に基づいて、適格な運転が可能である。その電流値のフィードバックは、適格な加速を実現する。このような適格加速は、起動時の負荷変動に起因する円滑な加速制御の困難を解消する。
【０００９】
負荷トルクとモータ電流との間には、負荷トルクが大きくなればモータ電流が小さくなる関係が存在し、前記負荷トルクは前記関係に基づいて推定される。特には、負荷トルクＴは、次式、又は、次式に対応するテーブル：
Ｔ＝−ａＩ＋ｂ
Ｉ：モータ電流
で表されるトルク−電流特性に基づいて推定される。負荷トルクＴは、モータ電流に対応するモータ電圧に対応する値として推定され得る。負荷トルクが変動する同期運転モードでは、負荷トルクに対応するモータ電圧がモータに印加され、適格に且つ円滑に加速が制御される。
【００１０】
制御器（６）は、３相の位相と回転位置の位相との間の位相差が規定位相差範囲にあるときに、運転制御モードを同期運転制御モードから位置検出運転モードに切り換える。このような切り換えは、モード切り換え移行を円滑に促進することができる。
【００１１】
制御器（６）は、運転制御モードを同期運転制御モードから位置検出運転モードに切り換える移行過程に移行する前には、３相電力の移行過程前通電角を１２０度より大きく、且つ、１８０度又は１８０度より小さく設定する。移行過程前通電角を１２０度より大きくすることにより、負荷変動に対処して加速過程を安定化することができる。そのためには、通電角は最大限の１８０度が最適切である。
【００１２】
制御器（６）は、運転制御モードを同期運転制御モードから位置検出運転モードに切り換える移行過程で、３相電力の移行過程通電角を１２０度より大きく、且つ、１８０度又は１８０度より小さく設定する。その移行過程通電角は最小限の１２０度が最適切である。移行過程通電角（の範囲）を除く角度範囲の（電機子巻線の）端子電圧に基づいて回転位置が検出される。その１２０度のＤＵＴＹ制御の範囲ではセンサレスには回転位置を検出することができないが、１２０度の範囲の前後の３０度の範囲で、回転位置を検出するための誘起電圧を検出することができて、その範囲を利用して運転モードを切り換えることが重要である。
【００１３】
本発明によるモータの運転制御方法は、既述のモータの運転を制御するモータの運転制御方法であり、モータ（３）を強制同期運転モードで運転する第１ステップと、モータ（３）を位置検出運転モードで運転する第２ステップから構成されている。その第１ステップは、ロータを始動するステップ（Ｓ１又はＳ２）と、ステータのモータ電流を検出するステップ（Ｓ３）と、モータ電流に対応する負荷トルクを推定するステップ（Ｓ４）と、負荷トルクに対応するモータ電圧を３相電機子巻線に印加するステップ（Ｓ４）と、モータ電圧の時系列的印加によりロータを規定回転数まで加速するステップ（Ｓ３〜Ｓ５の繰り返し）とから形成されている。第２ステップは、ロータの回転位置が検出される。加速するステップでは、その加速が時系列的に円滑に実行される。
【００１４】
第１ステップから第２ステップに移行する第３ステップは、ロータの回転位相を検出するステップと、３相電力の位相と回転位相との間の位相差が規定角度範囲にある時に強制同期運転モードから位置検出運転モードに切り換えるステップとを形成している。モータ電圧を印加するステップは、ロータの回転数を概ね一定に制御するステップ（２４）と、ロータの回転数を上昇させるステップ（２５）とから構成されている。確実な推定トルクに対応する回転数を確認した後に既述の時系列加速制御がより確実に実行される。
【００１５】
第３ステップでは、３相電力の通電角は１２０度の範囲に設定され、その範囲の時間的前後の誘起電圧を検出することができる範囲で回転位相が検出され、センサレス検出が可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明によるモータの運転制御装置は、交流電源とＤＣブラシレスモータとの間に供給電力制御回路が設けられている。その供給電力制御回路１は、図１に示されるように、交流電源２とＤＣ（ブラシレス）モータ３との間に介設されている。供給電力制御回路１は、交流を直流に変換するコンバータ４と、コンバータ４から出力される直流電力を３相直流電力に変換して分配するインバータ５とから構成されている。３相直流電力の分配は、インバータ５の動作を制御するインバータコントローラ６により制御される。制御計算器７は、電流、電圧、トルクのような物理的変数の間の関数関係を計算して制御指令値８を出力する。３相のうちの２相のモータ電流（値）９は、制御計算器７に入力される。位置検出回路１１により検出される３位相は、回転角度位置信号１２として制御計算器７に入力される。インバータ５に入力する直流電力の直流電圧１３は電圧検出器１４により検出される。直流電圧１３はインバータコントローラ６に入力される。
【００１７】
図２は、本発明によるモータの運転制御方法の実施の形態を示している。
ステップＳ１：
供給電力制御回路１が出力する３相交流電力がインバータ５に設定される規定タイミングによりＤＣモータ３に供給されて、ＤＣモータ３が始動する。
ステップＳ２：
回転数が少ない領域（低回転速度領域）の運転モードとして、強制同期運転モードが採択されている。強制同期運転モードでは、後述されるように、負荷角δが変動する。
ステップＳ３：
モータ電流９は、検出されて制御計算器７に入力される。後述されるように、強制同期運転モードでは負荷角δが変動し、負荷トルクＴとモータ電流９の間には正比例関係がなく、加励気味状態では、負荷トルクＴが大きくなればモータ電流９が小さくなる関係：
Ｔ＝−ａＩ＋ｂ・・・（１）
が存在する。負荷トルクＴは、このような関係に基づいて推定される。
【００１８】
ステップＳ４：
検出されるモータ電流９に基づいて、モータ電流９に対応する負荷トルクＴが式（１）の計算により求められる。式（１）に相当する関数関係テーブルが制御計算器７に設定されていることは好ましい。負荷トルクＴの求め方は、概算的推定であり厳密である必要はないが、その推定値が起動時制御過程で規定ピーク値を越えることはない。
【００１９】
ステップＳ５：
現在周期の負荷トルクＴ（推定値）に対して、次周期負荷トルク指令（Ｔ＋ΔＴ）がインバータコントローラ６で設定される。次周期負荷トルク指令（Ｔ＋ΔＴ）に対応するモータ電圧指令値Ｖｒｅｆが計算され、モータ電圧指令値Ｖはインバータ５に送信される。モータ電圧指令値Ｖ、次周期モータ電流指令値Ｉｒｅｆに対応する値である。
【００２０】
ステップＳ６：
現実のロータ回転数（速度：ｒｐｍ）Ｎが規定回転数に到達していない場合には、ステップＳ３〜ステップＳ５が繰り返されて、強制同期運転モードでロータ回転数Ｎが上昇する。
ステップＳ７，Ｓ８：
ロータ回転数Ｎが規定回転数Ｎｒｅｆに接近する過程で、又は、ロータ回転数Ｎが規定回転数Ｎｒｅｆに到達する時点で、後述されるように、ロータ位相と３相電流位相の一致性（又は、一致性範囲）が実測的に又は計算的に判定される。その一致性は、規定許容範囲内で判定される。
【００２１】
ステップＳ９：
ロータ回転数Ｎが規定回転数Ｎｒｅｆに到達し、且つ、既述の位相一致性の存在が判定されれば、運転モードが切り換えられて、強制同期運転モードから位置検出運転モードに切り換えられる。位置検出運転モードでは、負荷角δが一定であり、負荷トルクＴはモータ電流Ｉに概ね正比例の関係で変化する。
Ｔ＝ｋＩ・・・（２）
【００２２】
図３は、負荷角δが変動する強制同期運転モードのモータ印加電圧Ｖと負荷トルクＴに関して、負荷トルク範囲広域化の物理的関係を示している。負荷トルクＴが小さい低負荷領域２１では、その起動制御が可能である。負荷トルクＴが大きい高負荷領域２２では、最大負荷トルクに対応するモータ電圧Ｖがモータに印加された場合、過電流停止領域２３に示されるように、軽負荷時に過電流に起因して過電流停止に陥ることがある。本発明によるモータの運転制御方法では、モータ電流Ｉのフィードバック値に対応する負荷トルクＴがリアルタイムに推定され（ステップＳ４）、負荷トルクＴに適正に対応するモータ電圧指令値に基づく適正なモータ電圧がステータの電機子巻線に印加され、起動時制御不能に陥ることがない。
【００２３】
図４は、負荷トルクＴの推定方法の詳細を示している。ステータ（外側配置）とロータ（内側配置）の基準位置に対する相対的位置は、負荷角δで表される。ここで、簡略化のために起動時で回転角速度ωが小さい場合、インダクタンスＬによる影響は小さいことが仮定され（ωＬ＜＜Ｒ）、負荷角δが小さい場合を表す同図（ａ）に示されるロータ・ステータ関係位置では、同図（イ）に示されるように、モータ電圧Ｖｍとステータの電機子巻線に誘起される誘起電圧Ｅａが直交していて、電圧ベクトル（Ｖｍ−Ｅａ）は大きく形成される。同図（ｂ）に示されるように、負荷角δがより大きくなるロータ・ステータ関係位置では、同図（ロ）に示されるように、電圧ベクトル（Ｖｍ−Ｅａ）はより大きく形成される。同図（ｃ）に示されるように、負荷角δが更に大きくなるロータ・ステータ関係位置では、同図（ハ）に示されるように、電圧ベクトル（Ｖｍ−Ｅａ）は更に大きく形成される。同図（ｄ）に示されるように、負荷角δが限界値を越えて大きくなるロータ・ステータ関係位置では、脱調状態に入ってステータに対するロータの位置制御は不能状態に陥る。電圧ベクトル（Ｖｍ−Ｅａ）はより大きく形成される。同図（ｅ）に示されるように、負荷角δが９０度になるロータ・ステータ関係位置では、同図（ニ）に示されるように、電圧ベクトル（Ｖｍ−Ｅａ）は最小値になる。
【００２４】
このように強制同期運転モードでは、負荷角δが大幅に変動するが、負荷トルクが比較的に小さい低負荷領域では、既述のステップＳ３で示され、且つ、図５に示されるように、負荷トルクＴとモータ電流Ｉの関係は、式（１）で表され、モータ電流Ｉの検出により負荷トルクＴの大きさが概算的に推定される。このような概算的推定は、過電流を招かない適正範囲の制御を可能にしている。その推定は、概算的で十分に有効であり、厳密であることは求められない。
【００２５】
図６は、運転モード切換え過程のステップＳ８の位相制御方法を示している。位置検出回路１１により検出される位置検出信号（回転角度位置信号１２）の位相（空間的位置）とＤＣモータ３に供給するモータ印加電圧の位相（時間的位置）の位相差θが設定位相差の範囲にあり、且つ、ロータ回転数が規定回転数に到達していれば、インバータコントローラ６は、閉ループ運転に切り換えて、強制同期運転モードから位置検出運転モードに切り換える。位置検出制御モードでは、図４（ｅ）と図４（ニ）に示されるように負荷角δは９０度で一定に制御され、図７に示されるように、負荷トルクＴはモータ電流Ｉに正比例する。
【００２６】
図８は、ＤＣモータ３を駆動する駆動系の等価回路を示している。電機子巻線に流れるモータ電流Ｉは、次式で表される。
Ｉ＝｜Ｖｍ−Ｅａ｜／√｛Ｒ＆２＆＋（ωＬ）＆２＆｝
このように、位置検出制御モードではモータ電流Ｉは最小値化される。
【００２７】
図９は、インバータ５から出力される一定電圧の電流量の位相制御を示している。同図（ａ）は公知の電流位相制御を示し、同図（ｂ）は本発明の電流位相制御を示している。
ステップＳ１０：
オペレータ又はインバータコントローラ６は、強制同期運転の開始時に、特定の通電相（Ｕ相とＶ相とＷ相のうちの１相）に通電し、モータの初期位置（回転方向原点位置）を定める。
ステップＳ１１：
トルク変動が少ない広角通電が各相に対して実行される。広角通電の通電角度範囲は、１２０度より大きく（広く）１８０度より小さい（狭い）。図９（ｂ）に示されるように、通電範囲として１８０度が好適に例示されている。通電量は、一定電圧のもとでＤＵＴＹで表される。
ステップＳ１２：
同期運転から位置検出運転に移行する移行期間（準備期間）では、通電範囲は１２０度に変更される。１８０度角度範囲のうちで、１２０度範囲の通電期間の前後にそれぞれに３０度範囲の無通電期間が設定される。無通電期間の挿入は、ロータの回転位置の検出を可能にする。無通電期間の存在は、周知技術に見られる常識的制御であるが、同期運転期間の広域通電は、１２０度範囲通電の公知通電と著しく異なっている。
【００２８】
図１０は、強制同期運転モードの電圧制御による加速制御を示している。始動期間が過ぎて、負荷トルクＴの推定ステップが規定時間内で実行される。後述されるように、負荷トルクＴは、回転数Ｎの関数で表される。負荷トルクＴと回転数Ｎとの関係が確認される（負荷トルク推定期間２４）。負荷トルク推定期間２４で負荷トルクＴと回転数Ｎとの明白な関係が確認された後に、既述のモータ電流値のフィードバック信号９に基づいて負荷トルクＴが可変的に推定され、負荷トルク上昇の電流フィードバック制御期間２５で、負荷トルクＴの推定値に基づくモータ電圧Ｖｍが時系列的に上昇させられ、モータ電圧Ｖｍと関数関係にある回転数Ｎが上昇して、モータ回転数が運転切換え時回転数に到達したときに、既述の位相一致制御により、強制同期運転モードは位置検出運転モードに切り換えられる。
【００２９】
図１１は、回転数Ｎとモータ印加電圧Ｖｍの関数関係を示している。概直線２６は高ターン数モータのＮ−Ｖ関係を示し、概直線２７は低ターン数モータのＮ−Ｖ関係を示している。制限直線２７と制限直線２８は、それぞれに、減磁電流値に起因する制限を示している。本発明によるモータの運転制御方法では、制限範囲の中でモータ印加電圧が適正に制御される。
【００３０】
図１２は、圧縮機の負荷トルクを示している。回転数の上昇に伴って上昇する圧縮機負荷トルクは、メカ部分の摩擦のためのメカ摩擦トルクとガス圧縮のためのガス圧縮トルクが含まれている。メカ摩擦トルクとガス圧縮トルクは、ともに、回転数の上昇とともに上昇する。図１３に示されるように、ロータ加速による回転数の上昇に伴って、モータ印加電圧は上昇する。モータ印加電圧には、加速トルクと図１２の圧縮機負荷トルクとモータ誘起電圧とが含まれている。このように、強制同期運転モードでは、位置検出運転モードに切り換えられるまで、モータ印加電圧Ｖｍの上昇的制御が実行される。このような制御過程で、ピーク値（制限値）を越えない適正な電圧制御が実行される。
【００３１】
ＤＣセンサレス・ブラシレス・モータの駆動制御の物理的解析によるセンサレス電圧制御と位置検出の原理は、下記のように述べられる。ＤＣセンサレス・ブラシレス・モータは、以下、ＤＣモータといわれる。
電圧制御原理：
ＤＣモータでは、それの最大トルクＴｍａｘとモータ電流Ｉｍとの関係は、３相標準型では、次式で表される。
Ｔｍａｘ＝（３／２）・Ｋ・Φ・Ｉｍ・・・（３）
電源電圧Ｖとモータ電流Ｉとモータ内抵抗Ｒとモータ内誘起電圧Ｅとの関係は、次式で表される。
Ｖ＝Ｉ・Ｒ＋Ｅ・・・（４）
トルクＴとモータ電流Ｉの関係は、次式で表される。
Ｔ＝Ｋｒ・Ｉ・・・（５）
誘起電圧Ｅと回転数Ｎの関係は、次式で表される。
Ｅ＝Ｋｅ・Ｎ・・・（６）
式（４）と式（６）とから、次式が得られる。
Ｎ＝（Ｖ−Ｉ・Ｒ）／Ｋｅ・・・（７）
式（４）〜式（７）から、下記の定理式が成立する。
【００３２】
Ｅ＝Ｋｅ・Ｎ・・・（８−１）
Ｖ＝Ｅ＋Ｉ・Ｒ・・・（８−２）
Ｔ＝Ｋｒ・Ｉ・・・（８−３）
Ｖ＝（Ｒ／Ｋｒ）Ｔ＋Ｋｅ・Ｎ（８−４）
Ｎ＝（１／Ｋｅ）Ｖ−（Ｒ／Ｋｒ）Ｔ・・・（８−５）
式（８−３）は、式（８−４）と式（８−５）とから導かれ、式（８−１〜５）の全てが独立であることはない。式（８−１〜５）はそれぞれに近似式であり、図１４に示されるように、モータ電流ＩとトルクＴは完全には比例関係にないが、それらに比例関係があると仮定することは、実際的に有効である。負荷時電機子電圧Ｖと回転数Ｎの間には、図１５に示されるように、比例関係が認められる。トルクＴと電機子電圧との間には、図１６に示されるように、各回転数に関して、線形関係がある。
【００３３】
センサレス位置検出原理：
図１７は、インバータ５の電流分配回路を示している。コンバータ４から供給される直流電圧ＶｄｃのパワーＰは、Ｕ相トランジスタとＶ相トランジスタとＷ相トランジスタに伝達される。Ｕ相トランジスタは、第１Ｕ相トランジスタＵ−１と第２Ｕ相トランジスタＵ−２とから形成されている。Ｖ相トランジスタは、第１Ｖ相トランジスタＶ−１と第２Ｖ相トランジスタＶ−２とから形成されている。Ｗ相トランジスタは、第１Ｗ相トランジスタＷ−１と第２Ｗ相トランジスタＷ−２とから形成されている。第１トランジスタは便宜的に上アームと呼ばれ、第２トランジスタは便宜的に下アームといわれる。
【００３４】
図１８は、Ｕ相誘起電圧ＥｕとＶ相誘起電圧ＥｖとＷ相誘起電圧Ｅｗの波形を示している。上アームと下アームのＯＮ／ＯＦＦは、誘起電圧波形に位置対応して図中のＯＮ／ＯＦＦ表４１に示されている。端子電圧Ｖｕは、下記の計算式により求められる。
【００３５】
（１）Ｗ相上アームＯＮ且Ｖ相下アームＯＮ（区間ａ：電流上昇中）：
２（ＲＩ＋ＬｄＩ／ｄｔ）−Ｅｖ＋Ｅｗ＝Ｖｄｃ・・・（９）
３相端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、次式で表される。
Ｖｕ＝ＲＩ＋ＬｄＩ／ｄｔ−Ｅｖ＋Ｅｕ・・・（１０）
式（９）と式（１０）とから、
Ｖｕ＝（Ｅｕ−Ｅｖ）＋（Ｅｖ−Ｅｗ＋Ｖｄｃ）／２・・・（１１）
Ｖｖ＝０
Ｖｗ＝Ｖｄｃ
この時のＶｕは、図中にＶｕ−１で表されている。
（２）Ｗ相上アームＯＦＦ且Ｖ相下アームＯＮ（区間ｂ：電流減少中）
Ｖｕ＝（Ｅｕ−Ｅｖ）＋（Ｅｖ−Ｅｗ）／２・・・（１２）
Ｖｖ＝０
Ｖｗ＝０
この時のＶｕは、図中にＶｕ−２で表されている。
（３）Ｗ相上アームＯＦＦ且Ｖ相下アームＯＮ（電流零）
Ｖｕ＝（Ｅｕ−Ｅｖ）・・・（１３）
Ｖｖ＝０
Ｖｗ＝Ｅｗ−Ｅｖ
この時のＶｕは、図中にＶｕ−３で表されている。
【００３６】
区間ａで示されるＵ相開放区間の誘起電圧の存在に起因する端子電圧の存在は、１２０度通電方式インバータの特徴である。このような開放区間も端子電圧は、ロータ位置に対応している。ロータ位置に対応する端子電圧の存在は、センサレス制御を可能にしている。このような位置検出は、ＰＷＭノイズ成分の除去により一層に高精度化され得る。図６に示される位置検出は、そのようなノイズ成分除去により実行されている。
【００３７】
負荷トルクＴは、既述のモータ電流に代替される直流部の電流により推定され得る。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によるモータの運転制御装置、及び、モータの運転制御方法は、起動時の加速制御を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるモータの運転制御装置の実施の形態を示す回路ブロック図である。
【図２】図２は、本発明によるモータの運転制御方法の実施の形態を示すフロー図である。
【図３】図３は、電圧とトルクの関係を示すグラフである。
【図４】図４（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（イ），（ロ），（ハ），（ニ）は、負荷角と電圧ベクトルを示すベクトル図である。
【図５】図５は、電流と負荷トルクの関係を示すグラフである。
【図６】図６は、位置信号を示すタイムチャートである。
【図７】図７は、電流と負荷トルクの他の関係を示すグラフである。
【図８】図８は、回路図である。
【図９】図９（ａ），（ｂ）は、公知と本発明のＤＵＴＹの比較を示すタイムチャートである。
【図１０】図１０は、回転数変化を示すグラフである。
【図１１】図１１は、回転数と電圧の関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、トルクの変化を示すグラフである。
【図１３】図１３は、電圧の変化を示すグラフである。
【図１４】図１４は、トルクと電流の関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、電圧と回転数の関係を示すグラフである。
【図１６】図１６は、トルクと電圧の関係を示すグラフである。
【図１７】図１７は、転流切換えを示す回路図である。
【図１８】図１８は、端子電圧の変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
３…モータ
５…３相電力分配器
６…制御器
８…モータ電圧指令値
１１…位置検出器
２４…ステップ
２５…ステップ
Ｔ…負荷トルク
Ｉ…モータ電流
【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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【図１２】
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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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【図１７】
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【図１８】
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