(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を電動機に印加するインバータと、
前記インバータが前記電動機に印加する電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記インバータが前記電動機に印加する電圧を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記電流検出手段および前記電圧検出手段の出力を直交２軸座標系に変換する座標変換手段と、
前記座標変換手段からの出力に基づき前記電動機の回転数を推定する回転速度推定手段と、
前記座標変換手段および前記回転速度推定手段の出力に基づき前記電動機のトルクを演算により求めるトルク演算手段と、
前記トルク演算手段が求めた演算値に基づいて前記電動機の回転数を制御する回転数制御手段と、
を備えることを特徴とする電動機の駆動装置。
【請求項２】
電圧を電動機に印加するインバータと、
前記インバータが前記電動機に印加する電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電動機の回転速度または回転位置を検出する回転検出手段と、
前記インバータが前記電動機に印加する電圧を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記電流検出手段および前記電圧検出手段の出力を直交２軸座標系に変換する座標変換手段と、
前記座標変換手段および前記回転検出手段の出力に基づき前記電動機のトルクを演算により求めるトルク演算手段と、
前記トルク演算手段が求めた演算値に基づいて前記電動機の回転数を制御する回転数制御手段と、
を備えることを特徴とする電動機の駆動装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記電動機の界磁の作る磁束の推定方向を基準としたγδ軸と、前記電動機の界磁の作る磁束の方向を基準としたｄｑ軸との軸誤差を演算により求める軸誤差演算手段と、
前記軸誤差演算手段からの出力に基づき前記座標変換手段の出力を補正する座標変換補正手段と、
を備え、
前記トルク演算手段は、
前記座標変換補正手段の出力に基づいて前記電動機のトルクを演算により求める
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電動機の駆動装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
δ軸磁束を０にし、かつγ軸磁束が前記電動機の誘起電圧定数と等しくなるように、前記インバータが電動機に印加する電圧を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の電動機の駆動装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記電動機の界磁の作る磁束の推定方向を基準としたγδ軸と、前記電動機の界磁の作る磁束の方向を基準としたｄｑ軸との軸誤差を演算により求める軸誤差演算手段を備え、
前記ｄｑ軸と前記γδ軸の軸誤差がゼロとなるように、前記インバータが前記電動機に印加する電圧を制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電動機の駆動装置。
【請求項６】
前記制御手段は、
前記インバータが有するスイッチング素子のデッドタイムに起因して前記電動機に印加する電圧に生じる誤差を補正するデッドタイム補正手段を備える
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電動機の駆動装置。
【請求項７】
前記トルク演算手段は、
前記電動機の界磁の作る磁束の方向を基準としたｄｑ軸上における前記電動機に流れる電流、
前記ｄｑ軸上における前記電動機に印加される電圧、
前記電動機の回転速度、
巻線抵抗、
極数、
を用いて前記電動機のトルクを演算により求める
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電動機の駆動装置。
【請求項８】
前記トルク演算手段は、
前記ｄｑ軸上における前記電動機に流れる電流、または前記ｄｑ軸上における前記電動機に印加される電圧の少なくとも一方を、
前記電動機の界磁の作る磁束の推定方向を基準としたγδ軸上における値に置き換えて前記電動機のトルクを演算により求める
ことを特徴とする請求項７に記載の電動機の駆動装置。
【請求項９】
前記トルク演算手段は、
前記電動機に流れる電流、前記電動機に印加される電圧、または前記電動機の回転速度の少なくとも１つを、
これらの指令値に置き換えて前記電動機のトルクを演算により求める
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電動機の駆動装置。
【請求項１０】
前記トルク演算手段は、
前記電動機の界磁の作る磁束の方向を基準としたｄｑ軸上における前記電動機に流れる電流、
前記ｄｑ軸上における前記電動機のインダクタンス、
前記電動機の誘起電圧定数、
極数、
を用いて前記電動機のトルクを演算により求める
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電動機の駆動装置。
【請求項１１】
前記トルク演算手段は、
前記ｄｑ軸上における前記電動機に流れる電流を、
前記電動機の界磁の作る磁束の推定方向を基準としたγδ軸上における値に置き換えて前記電動機のトルクを演算により求める
ことを特徴とする請求項１０に記載の電動機の駆動装置。
【請求項１２】
前記トルク演算手段は、
前記電動機に流れる電流を、
その指令値に置き換えて前記電動機のトルクを演算により求める
ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の電動機の駆動装置。
【請求項１３】
前記トルク演算手段は、
前記電動機の界磁の作る磁束の方向を基準としたｄｑ軸上における前記電動機に流れるｑ軸電流、
前記電動機の誘起電圧定数、
極数、
を用いて前記電動機のトルクを演算により求める
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電動機の駆動装置。
【請求項１４】
前記トルク演算手段は、
前記ｄｑ軸上における前記電動機に流れるｑ軸電流を、
前記電動機の界磁の作る磁束の推定方向を基準としたγδ軸上における値に置き換えて前記電動機のトルクを演算により求める
ことを特徴とする請求項１３に記載の電動機の駆動装置。
【請求項１５】
前記回転数制御手段は、
前記トルク演算手段の出力に基づき、前記電動機のトルク指令値を、予め設定された一定値に保つように、前記電動機の回転数を制御する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の電動機の駆動装置。
【請求項１６】
前記回転数制御手段は、
前記トルク演算手段の出力が、予め設定されたトルク指令値よりも大きくなった場合に前記電動機の回転数を低下させ、
予め設定されたトルク指令値よりも小さくなった場合に、元の回転数に戻す
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の電動機の駆動装置。
【請求項１７】
前記回転数制御手段は、
前記電動機の回転速度が、予め設定された下限値に達した場合に、回転数をそれ以上低下させないようにする
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の電動機の駆動装置。
【請求項１８】
前記回転数制御手段は、
前記トルク演算手段の出力が、予め設定されたトルク指令値よりも小さい場合に、予め設定された回転数上限値以内で前記電動機の回転数を上昇させる
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の電動機の駆動装置。
【請求項１９】
前記回転数制御手段は、
前記トルク指令値を、
前記電動機の誘起電圧定数、
極数、
前記電動機の界磁の作る磁束の方向を基準としたｄｑ軸上における前記電動機に流れるｄ軸電流、ｄ軸電流指令値、または前記電動機の界磁の作る磁束の推定方向を基準としたγδ軸上における前記電動機に流れるγ軸電流、
過電流遮断電流、
を用いて求める
ことを特徴とする請求項１５ないし請求項１８のいずれかに記載の電動機の駆動装置。
【請求項２０】
前記回転数制御手段は、
前記電動機に接続される負荷の機械的な特性により設定された回転数範囲を避けて前記電動機の回転数を制御する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１９のいずれかに記載の電動機の駆動装置。
【請求項２１】
前記トルク演算手段が求めた演算値に基づいて前記電動機のトルク異常を検出する異常検出手段を備えた
ことを特徴とする請求項１ないし請求項２０のいずれかに記載の電動機の駆動装置。
【請求項２２】
前記異常検出手段は、
異常を検知した際に電気的な信号を発し、アラームや表示により報知する
ことを特徴とする請求項２１に記載の電動機の駆動装置。
【請求項２３】
前記異常検出手段は、異常を検知した際に前記電動機の運転を停止する
ことを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の電動機の駆動装置。
【請求項２４】
請求項１ないし請求項２３のいずれかに記載の電動機の駆動装置を備えた
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項２５】
請求項２１ないし請求項２３のいずれかに記載の電動機の駆動装置を備えた空気調和機であって、
前記異常検出手段は、
前記電動機のトルク増大を検出することにより、
当該空気調和機の室外熱交換機の着霜等による目詰まりを検知する
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項２６】
前記異常検出手段は、
当該空気調和機の室外熱交換機の着霜等による目詰まりを検知した際に、
前記室外熱交換機の除霜運転をすべき旨の信号を出力する
ことを特徴とする請求項２５に記載の空気調和機。
【請求項２７】
請求項２１ないし請求項２３のいずれかに記載の電動機の駆動装置を備えた空気調和機であって、
前記異常検出手段は、
前記電動機のトルク増大を検出することにより、
当該空気調和機のフィルタの目詰まりを検知する
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項２８】
前記異常検出手段は、
当該空気調和機のフィルタの目詰まりを検知した際に、
前記フィルタの掃除を実施すべき旨の信号を出力する
ことを特徴とする請求項２７に記載の空気調和機。
【請求項２９】
請求項１ないし請求項２３のいずれかに記載の電動機の駆動装置を備えた
ことを特徴とする洗濯機。
【請求項３０】
請求項２１ないし請求項２３のいずれかに記載の電動機の駆動装置を備えた洗濯機であって、
前記異常検出手段は、
前記電動機のトルク増大を検出することにより、
当該洗濯機のフィルタの目詰まりを検知する
ことを特徴とする洗濯機。
【請求項３１】
前記異常検出手段は、
当該洗濯機のフィルタの目詰まりを検知した際に、
前記フィルタの掃除を実施すべき旨の信号を出力する
ことを特徴とする請求項３０に記載の洗濯機。
【請求項３２】
請求項１ないし請求項２３のいずれかに記載の電動機の駆動装置を備えた
ことを特徴とする洗濯乾燥機。
【請求項３３】
請求項２１ないし請求項２３のいずれかに記載の電動機の駆動装置を備えた洗濯乾燥機であって、
前記異常検出手段は、
前記電動機のトルク増大を検出することにより、
当該洗濯乾燥機のフィルタの目詰まりを検知する
ことを特徴とする洗濯乾燥機。
【請求項３４】
前記異常検出手段は、
当該洗濯乾燥機のフィルタの目詰まりを検知した際に、
前記フィルタの掃除を実施すべき旨の信号を出力する
ことを特徴とする請求項３３に記載の洗濯乾燥機。
【請求項３５】
請求項１ないし請求項２３のいずれかに記載の電動機の駆動装置を備えた
ことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項３６】
請求項１ないし請求項２３のいずれかに記載の電動機の駆動装置を備えた
ことを特徴とする換気扇。
【請求項３７】
請求項２１ないし請求項２３のいずれかに記載の電動機の駆動装置を備えた換気扇であって、
前記異常検出手段は、
前記電動機のトルク増大を検出することにより、
当該換気扇のフィルタの目詰まりを検知する
ことを特徴とする換気扇。
【請求項３８】
前記異常検出手段は、
当該換気扇のフィルタの目詰まりを検知した際に、
前記フィルタの掃除を実施すべき旨の信号を出力する
ことを特徴とする請求項３７に記載の換気扇。
【請求項３９】
請求項１ないし請求項２３のいずれかに記載の電動機の駆動装置を備えた
ことを特徴とするヒートポンプ給湯器。
【請求項４０】
請求項２１ないし請求項２３のいずれかに記載の電動機の駆動装置を備えたヒートポンプ給湯器であって、
前記異常検出手段は、
前記電動機のトルク増大を検出することにより、
ポンプの異物混入による目詰まりを検出する
ことを特徴とするヒートポンプ給湯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を駆動する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ファンモータの回転数の制御に関し、『空気調和機において、ファンモータの負荷変動による同ファンモータの運転停止を防止し、ファンモータの適切な制御を可能とする。』ことを目的とした技術として、『直流電圧をインバータ回路３でスイッチングしてファンモータ４に印加して目標回転数に制御する。このとき、シャント抵抗Ｒ１に流れる電流に応じてホトカプラ回路１０のホトトランジスタがオン、オフし、このオンにより積分回路１１の出力電圧が降下し、ホトトランジスタがオフすると、積分回路１１の出力電圧が上昇する。マイクロコンピュータ１３はその積分回路１１の出力電圧をＡ／Ｄ変換ポートを介して入力して検出する（インバータ回路３の入力電流を検出する）。その検出出力電圧が複数ゾーンのうち何れのゾーンに入っているか否かを判断して前記目標回転数を可変し、あるいは前記ファンモータの運転を停止する。』というものが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
また、ファンモータの制御に関し、『外部負荷に対する制御性を高めるとともに、十分な保護を達成する。』ことを目的とした技術として、『位置信号の周期に基づいて現在の回転数を算出する回転数演算部５と、インバータ主回路２ａの直流部における電流を検出する電流検出回路６と、現在回転数、外部から供給される回転数指令、および検出電流を入力として過負荷検知および回転数低下演算を行って回転数指令を算出する過負荷検知・回転数低下制御部７と、現在回転数および回転数指令を入力として回転数制御演算を行ってデューティー指令を算出する回転数制御部８と、位置信号およびデューティー指令を入力としてゲート信号を出力する駆動信号作成部９とを有する。』というものが提案されている（特許文献２）。
【０００４】
また、下記特許文献３では、センサレス制御に関する技術が開示されている。
【０００５】
また、下記非特許文献１では、同期電動機のセンサレス制御において、軸誤差を推定する方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−５１４５４号公報（要約）
【特許文献２】特開２００１−２８６１７９号公報（要約）
【特許文献３】特開２００２−１９１１９７号公報
【非特許文献１】電学論Ｄ、１１０巻１１号、Ｐ．１１９３〜Ｐ．１２００、平成２年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載されている技術では、インバータ回路３の入力電流に応じてファンモータの目標回転数を可変するが、ファンモータに印加する電圧の位相を変化させると、同一負荷条件においても電流値が変化する。そのため、ファンモータが負荷を駆動するためのトルクが不足してしまい、脱調を招く恐れがある。
【０００８】
上記特許文献２に記載されている技術では、過負荷検知および回転数低下演算を行ってファンモータの回転数指令を算出しているが、ファンモータにかかる負荷は外風等の要因により大きく変化する。
また、現在回転数、外部から供給される回転数指令、および検出電流を入力として過負荷検知を行うが、上記特許文献１と同様に、同一負荷条件であってもインバータの出力電圧位相が変化すると電流値も変化するため、正確な負荷検知が難しくなるのみならず、トルク不足により脱調を招く恐れがある。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電動機の動作理論に基づいて電動機のトルクを求め、求めたトルクにより電動機の回転数を制御して、トルク不足による脱調を防ぐことができる電動機の駆動装置を得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】
【００１０】
本発明に係る電動機の駆動装置は、交流電圧を電動機に印加するインバータと、前記インバータが前記電動機に印加する電圧を検出する電圧検出手段と、前記電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記インバータが前記電動機に印加する電圧を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記電流検出手段および前記電圧検出手段の出力を直交２軸座標系に変換する座標変換手段と、前記座標変換手段からの出力に基づき前記電動機の回転数を推定する回転速度推定手段と、前記座標変換手段および前記回転速度推定手段の出力に基づき前記電動機のトルクを演算により求めるトルク演算手段と、前記トルク演算手段が求めた演算値に基づいて前記電動機の回転数を制御する回転数制御手段と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電動機の駆動装置によれば、電動機の動作理論に基づいて電動機に発生するトルクを求め、最適な回転数で電動機の運転を行うことができる。また、限界トルクまで回転数を上昇させることで機器の能力を向上させ、あるいは負荷に応じた最適なトルクで運転するよう回転数を制御し、トルク不足による脱調を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
図１において、１は直流電源、２は本実施の形態１に係る電動機の駆動装置、３は電動機である。
【００１３】
図２は、モータ１の解析モデル図である。図２において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子巻線固定軸を示した。４は、電動機３の回転子を構成する永久磁石である。
永久磁石４が作る磁束と同じ速度で回転する回転座標系において、永久磁石４が作る磁束の方向をｄ軸にとり、ｄ軸に対応する制御上の推定軸をγ軸とする。また、図示していないが、ｄ軸から電気角で９０度進んだ位相にｑ軸をとり、γ軸から電気角で９０度進んだ位相に推定軸であるδ軸をとる。
ｄ軸とｑ軸を座標軸に選んだ回転座標系の座標軸をｄｑ軸と呼ぶ。インバータによる制御上の回転座標系はγ軸とδ軸を座標軸に選んだ座標系であり、その座標軸をγδ軸と呼ぶ。
【００１４】
ｄｑ軸は回転しており、その回転速度である電動機３の回転速度を電動機回転速度ωと呼ぶ。γδ軸も回転しており、その回転速度をインバータ回転速度ω１と呼ぶ。
また、ある瞬間の回転しているｄｑ軸において、ｄ軸の位相をＵ相の電機子巻線固定軸を基準として電動機回転位相θにより表す。
同様に、ある瞬間の回転しているγδ軸において、γ軸の位相をＵ相の電機子巻線固定軸を基準としてインバータ回転位相θ１により表す。
ｄ軸とγ軸との軸誤差Δθは、Δθ＝θ−θ１ で表される。
【００１５】
γδ軸はｄｑ軸を推定した結果得られた座標軸である。実際の運転では軸誤差Δθが小さい所で運転される場合があるので、この場合はｄｑ軸とγδ軸は同一と捉えることが可能である。
そのため、以下特別なことが無い限り、ｄｑ軸上の値を用いて制御動作の説明を行うこととするが、γδ軸上の値を用いても同様の構成で実現できることは言うまでもない。
また、その場合には電動機回転速度ωをインバータ回転速度ω１、電動機回転位相θをインバータ回転位相θ１として置き換えてよいことは言うまでもない。
【００１６】
図３は、本実施の形態１に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
電動機の駆動装置２は、インバータ主回路５、電流検出手段６、直流電圧検出手段７、インバータ制御手段８を有する。
【００１７】
インバータ主回路５は、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を有し、各スイッチング素子には並列に接続された環流ダイオードを備える。また、直流電源１から供給される直流電力を交流に変換し、電動機３に交流電圧を印加する。
【００１８】
電流検出手段６は、電動機３に流入するＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗをそれぞれ検出し、インバータ制御手段８へ出力する。
直流電圧検出手段７は、直流電源１の電圧Ｖｄｃを検出し、インバータ制御手段８に出力する。
インバータ制御手段８は、電流検出手段６、直流電圧検出手段７の出力に基づいて駆動信号を出力し、インバータ主回路５内のスイッチング素子のオン・オフを制御する。
インバータ制御手段８は、その機能を実現する回路デバイス等のハードウェアで構成することもできるし、マイコンやＣＰＵのような演算装置と、その動作を規定するソフトウェアとで構成することもできる。以下に説明する、インバータ制御手段８が備える各手段についても同様である。
【００１９】
インバータ制御手段８は、座標変換手段９、トルク演算手段１０、回転数制御手段１１、印加電圧制御手段１２を備える。
【００２０】
座標変換手段９は、電流検出手段６により出力された電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）を、印加電圧制御手段１２より得られた電動機回転位相θを用いて、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換して出力する。
【００２１】
トルク演算手段１０は、座標変換手段９からの出力（Ｉｄ、Ｉｑ）と、印加電圧制御手段１２から出力されたｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊および電動機の電動機回転速度ωに基づいて、電動機のトルクτｍを演算により求める。τｍの演算方法については後述する。
【００２２】
回転数制御手段１１は、トルク演算手段１０から出力された電動機のトルクτｍと、回転速度指令ω＊に基づいて、第二の回転速度指令ω＊＊を出力する。回転数制御手段１１の詳細については後述する。
【００２３】
印加電圧制御手段１２は、出力電圧ベクトル演算手段１３、電圧・位相指令演算手段１４、駆動信号生成手段１５を有する。
【００２４】
出力電圧ベクトル演算手段１３は第二の回転速度指令ω＊＊および、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊、ｄｑ軸電流ＩｄおよびＩｑに基づいて、電動機回転速度ω、電動機回転位相θ、ｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を演算により求め、各手段に出力する。
これらの演算手順は、例えば上記特許文献３に記載されているような手法を用いることができる。また、電動機回転位相θは、電動機回転速度ωを時間積分して得られる。
【００２５】
本実施の形態１における「回転速度推定手段」は、出力電圧ベクトル演算手段１３が電動機回転速度ωを演算により求める機能がこれに相当する。
また、本実施の形態１における「電圧指令値演算手段」は、出力電圧ベクトル演算手段１３がこれに相当する。
【００２６】
電圧・位相指令演算手段１４は、直流電圧検出手段７の出力である母線電圧Ｖｄｃ、ｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊、および電動機回転位相θに基づいて、電圧指令Ｖ＊および位相指令θ＊を出力する。
【００２７】
駆動信号生成手段１５は、電圧・位相指令演算手段１４の出力である、電圧指令Ｖ＊および位相指令θ＊に基づいて、駆動信号を出力し、インバータ主回路５を動作させて、電動機３を駆動する。
【００２８】
ここで、トルク演算手段１０におけるトルク演算方法の一例について説明する。
電動機３の電圧電流方程式は、下記式（１）で表される。
【数１】
0004804496.tif 000002
【００２９】
簡略化のため定常状態を想定し、微分演算子ｐに係る項を無視すると、下記式（２）が得られる。
【数２】
0004804496.tif 000003
【００３０】
図４は、電動機のベクトル図である。図４から、ｄ軸磁束φｄおよびｑ軸磁束φｑは下記式（３）で表され、式（３）を式（２）に適用すると式（４）が得られる。
【数３】
0004804496.tif 000004
【数４】
0004804496.tif 000005
【００３１】
式（４）をφｄおよびφｑについて解くと、下記式（５）を得る。
【数５】
0004804496.tif 000006
【００３２】
電動機のトルクτｍは、磁束ベクトルと電流ベクトルの外積により、下記式（６）で求められる。
【数６】
0004804496.tif 000007
【００３３】
式（６）に式（５）を適用して、次式（７）にて電動機のトルクτｍを求めることが可能となる。
【数７】
0004804496.tif 000008
また、式（６）に式（３）を適用することで、次式（８）でも電動機のトルクτｍを求めることが可能である。
【数８】
0004804496.tif 000009
ただし、突極性の無いＳＰＭモータ（Ｌｄ＝Ｌｑ）の場合、式（８）は次式（９）となる。
【数９】
0004804496.tif 000010
【００３４】
トルク演算手段１０は、以上の式（７）、式（８）、式（９）の何れかを用いることにより、電動機のトルクτｍを演算により求めることが可能となる。
さらに、式（８）、式（９）を用いた場合には、座標変換手段９の出力であるｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑと、モータ固有の定数のみで演算が可能となるため、式（７）に比べて、演算負荷が軽減される。そのため、装置の小型化や、マイコンに代表される演算装置の演算負荷軽減が可能となる。
【００３５】
式（７）から式（９）中のｄｑ軸電圧Ｖｄ、Ｖｑのかわりに、ｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を用いても問題はなく、ｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑの代わりに、ｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊、電動機回転速度ωの代わりに、インバータ回転速度ω１や回転速度指令ω＊、第二の回転速度指令ω＊＊を用いても問題ないことは言うまでもない。
また、前述の通り、ｄｑ軸の代わりにγδ軸の値を用いても問題ないことは言うまでもない。さらに今回はｄｑ軸およびγδ軸の値を用いたが、三相（ＵＶＷ）や直交座標軸（αβ）の値を用いて電動機３のトルクを求めるようにしてもよいことは言うまでもない。
以下の説明および実施の形態についても同様である。
【００３６】
図５は、回転数制御手段１１の一構成例である。
図５において、回転数制御手段１１はＰＩ制御器１６を備え、トルク指令τ＊および電動機３のトルクτｍとの偏差ΔτをＰＩ制御し、速度補償量Δωを求め、回転速度指令ω＊に加算することで第二の回転速度指令ω＊＊を求める。
【００３７】
図５の構成によれば、トルク指令τ＊に対して、電動機のトルクτｍが大きくなれば、Δτは負となり、速度補償量Δωも負となるため、第二の速度指令ω＊＊は回転速度指令ω＊よりも小さくなり、電動機の回転速度ωはτ＊＝τｍとなるまで低下する。
反対に、トルク指令τ＊に対して、電動機のトルクτｍが小さくなれば、Δτは正となり、速度補償量Δωも正となるため、第二の速度指令ω＊＊は回転速度指令ω＊よりも大きくなるため、電動機の回転速度ωはτ＊＝τｍとなるまで増大する。
このように電動機のトルクτｍをトルク指令τ＊一定に保つように制御することで、負荷増大時にはトルク不足に陥らずに電動機の運転を継続できる。また、負荷軽減時には運転限界上限まで回転速度ωを増大させることが可能となるため、機器の能力を向上させることが可能となる。
【００３８】
次に、電動機３のトルクと回転速度の制御について、次の図６〜図７を用いて両者の相関関係と併せて説明する。
【００３９】
図６は、従来の電動機の駆動装置におけるトルクと回転速度の制御動作例を示すものである。図６において、横軸は電動機の回転速度、縦軸は回転速度に対して電動機に必要なトルクを示している。τlimitは、電動機が出力可能なトルクの限界値である。
通常時には、電動機の駆動装置はτlimit以下のトルクで負荷を駆動可能であるが、何らかの理由で負荷が増大した際には、負荷を駆動しようと電動機のトルクを増加させる。しかし、電動機のトルクがτlimitに到達した時点で、これ以上のトルクを出力できなくなるため、脱調等が発生して運転が継続できなくなる。
【００４０】
図７は、本実施の形態１に係る電動機の駆動装置２におけるトルクと回転速度の制御動作例を示すものである。
図７に示すように、本実施の形態１に係る電動機の駆動装置２は、負荷増大時にはτ＊一定となるように第二の回転速度指令ω＊＊を求め、回転速度がω＊＊になるように制御することで、トルク不足に陥ることなく運転が継続可能となり信頼性の高い制御が実現可能である。
また、最適なトルクにて電動機３を運転することによって大電流を抑制できるため、省エネも実現できる。
【００４１】
図８は、回転数制御手段１１の他構成例である。
図５では、トルク指令τ＊が与えられ、電動機３のトルクτｍとの偏差ΔτをＰＩ制御する例を示したが、図８に示すように、回転速度ω＊の値に対応したトルク指令τ＊を記憶させたトルク指令記憶手段１７を設けておき、回転速度ω＊が入力されると、これに対応するトルク指令τ＊が自動的に得られるように構成してもよい。
トルク指令記憶手段１７が記憶しておく内容は、例えば図６〜図７で説明したような、回転速度ω＊とトルク指令τ＊との相関関係データである。
【００４２】
図９は、回転数制御手段１１が備えるＰＩ制御器１６の構成例である。１８は比例制御ゲイン、１９は積分制御ゲインである。
ＰＩ制御器１６に、制限器付き積分器２０と制限器２１を設け、速度補償量Δωを制限することで、回転速度ωの増加もしくは低下を抑制することが可能である。
図９のＰＩ制御器１６により、以下のような動作が可能となる。
【００４３】
（１）トルク指令τ＊に対して、モータトルクτｍが小さい場合には、Δτは正となり、速度補償量Δωも正となるため、通常の動作であれば回転速度ωは増大する。しかし、このような場合でも回転速度ωを増大させたくない場合も考えられる。
そこで、制限器の働きにより、速度補償量Δωの増加を抑制し、回転速度ωが増大しないように制御する。
【００４４】
（２）トルク指令τ＊に対して、モータトルクτｍが大きい場合には、Δτは負となり、速度補償量Δωも負となる。そのため、図５〜図７で説明した動作と同様に、トルク不足を回避すべく回転速度ωを低下させる。
【００４５】
なお、トルク指令τ＊は、上述の式（９）に基づいて求めた次式（１０）を用いて算出することもできる。
式（１０）を用いて算出することにより、電流がＩlimitを超過することによる過電流遮断に陥ることなく、回転速度の制御が可能となる。また、電動機３の減磁や温度上昇を抑制し、経年劣化の小さい信頼性の高い電動機の駆動装置２を得ることが可能となる。
【数１０】
0004804496.tif 000011
【００４６】
また、ｄ軸電流Ｉｄのかわりに、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を用いても何ら問題ないことは言うまでもない。また、式（７）や式（８）からトルク指令τ＊を求めても、何ら問題ないことは言うまでもない。
【００４７】
また、回転数制御手段１１が回転速度を制御する際には、電動機３や接続された負荷の共振点近傍を避けるように回転速度を制御することで、騒音の増大を抑制させることが可能となる。以下の実施の形態についても同様である。
【００４８】
以上のように、本実施の形態１によれば、電動機の動作理論に基づいて電動機３に発生するトルクを演算により求め、これを用いて最適なトルクで電動機３を駆動することができる。
【００４９】
実施の形態２．
実施の形態１では、電流検出手段６の出力を元にトルクを演算する構成について説明した。
本発明の実施の形態２では、電動機３に流れる電流に加えて印加電圧を検出することにより、演算で電動機電圧（Ｖｄ、Ｖｑ）を求めることに代えて、実際の出力電圧を検出して電動機３のトルクを演算する構成について説明する。
【００５０】
図１０は、本実施の形態２に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
図１０において、実施の形態１の図３で説明した構成に加えて、新たに電圧検出手段３１を設けた。また、電圧検出手段３１に対応して、座標変換手段９を新たにもう１つ設けた。記載の便宜上、図１０において座標変換手段９を２つ記載したが、これらは一体的に構成してもよい。
【００５１】
電圧検出手段３１は、電動機３に印加されるＵ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電圧Ｖｖ、Ｗ相電圧Ｖｗをそれぞれ検出し、インバータ制御手段８へ出力する。
座標変換手段９は、電圧検出手段３１により出力された電流（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）を、印加電圧制御手段１２より得られた電動機回転位相θを用いて、ｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑに変換して出力する。
【００５２】
トルク演算手段１０は、座標変換手段９からの出力（Ｉｄ、Ｉｑ）、（Ｖｄ、Ｖｑ）、印加電圧制御手段１２から出力された電動機回転速度ωに基づいて、電動機のトルクτｍを演算により求める。τｍの演算方法は、実施の形態１と同様である。
なお、電圧検出手段３１の検出値に基づく（Ｖｄ、Ｖｑ）が得られるため、実施の形態１と異なり、トルクτｍの算出に際し、出力電圧ベクトル演算手段１３よりｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を受け取る必要はない。
【００５３】
その他の構成については、実施の形態１の図３で説明したものと同様であるため、説明を省略する。
【００５４】
以上のように、本実施の形態２によれば、トルク演算手段１０は、電圧検出手段３１が電動機３に印加される電圧を検出した結果に基づき電動機３のトルクτｍを算出するので、ｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊に基づきトルクτｍを算出する構成と比較して、精度良くトルクτｍを算出することができる。
【００５５】
また、本実施の形態２によれば、インバータ主回路５の実際の出力電圧を検出することにより、インバータ主回路５が備えるスイッチング素子のデッドタイムに起因する電圧誤差の影響を受けることなく、トルクの演算を行うことが可能となる。
これにより、トルクの演算精度が向上し、信頼性の高い電動機の駆動装置を構築することが可能となる。
なお、スイッチング素子のデッドタイムについては、後述の実施の形態で改めて説明することを付言しておく。
【００５６】
実施の形態３．
実施の形態２では、電流検出手段６と電圧検出手段３１を用いてトルクの演算精度を向上させる構成について説明した。
本発明の実施の形態３では、電動機３に流れる電流に加えて電動機３の回転情報を検出することで、実際の回転速度ωや回転位相θを用いて電動機のトルクτｍを演算する構成について説明する。
【００５７】
図１１は、本実施の形態３に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
図１１において、実施の形態１の図３で説明した構成に加えて、新たに回転検出手段３２を設けた。
回転検出手段３２は、電動機３の回転位相θを検出し、座標変換手段９と電圧・位相指令演算手段１４に出力する。また、電動機３の回転速度ωを検出し、トルク演算手段１０に出力する。
【００５８】
座標変換手段９は、電流検出手段６より出力された電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）を、回転検出手段３２より得られた電動機回転位相θを用いて、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換して出力する。
なお、回転検出手段３２の検出値に基づく電動機回転位相θが得られるため、実施の形態１と異なり、座標変換に際し、印加電圧制御手段１２より電動機回転位相θを受け取る必要はない。
【００５９】
トルク演算手段１０は、座標変換手段９からの出力（Ｉｄ、Ｉｑ）、印加電圧制御手段１２から出力されたｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊、回転検出手段３２から出力された電動機回転速度ωに基づいて、電動機のトルクτｍを演算により求める。τｍの演算方法は、実施の形態１と同様である。
なお、回転検出手段３２の検出値に基づく電動機回転速度ωが得られるため、実施の形態１と異なり、トルクτｍの算出に際し、印加電圧制御手段１２より電動機回転速度ωを受け取る必要はない。
【００６０】
その他の構成については、実施の形態１の図３で説明したものと同様であるため、説明を省略する。
【００６１】
以上のように、本実施の形態３によれば、座標変換手段９は、回転検出手段３２が検出した電動機回転位相θを用いて座標変換を行うので、印加電圧制御手段１２が演算により求めたθを用いる構成と比較して、精度の良い（Ｉｄ、Ｉｑ）を得ることができ、信頼性の高い電動機の駆動装置を構築できる。
【００６２】
また、本実施の形態３によれば、トルク演算手段１０は、回転検出手段３２が検出した電動機回転速度ωを用いて電動機３のトルクτｍを算出するので、印加電圧制御手段１２が演算により求めたωを用いる構成と比較して、精度良くトルクτｍを算出することができ、信頼性の高い電動機の駆動装置を構築できる。
【００６３】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４では、電動機３に流れる電流に加えて、印加電圧と電動機３の回転情報を検出することにより、演算で電動機電圧（Ｖｄ、Ｖｑ）や回転位相θ等を求めることに代えて、これらの実際の値を用いて電動機３のトルクτｍを演算する構成について説明する。
【００６４】
図１２は、本実施の形態４に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
図１２において、実施の形態２の図１０で説明した構成に加えて、新たに実施の形態３の図１１で説明した回転検出手段３２を設けた。
回転検出手段３２は、電動機３の回転位相θを検出し、２つの座標変換手段９と電圧・位相指令演算手段１４に出力する。また、電動機３の回転速度ωを検出し、トルク演算手段１０に出力する。
【００６５】
座標変換手段９は、電流検出手段６より出力された電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）、および電圧検出手段３１より出力された電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）を、回転検出手段３２より得られた電動機回転位相θを用いて、それぞれｄｑ軸電流（Ｉｄ、Ｉｑ）、ｄｑ軸電圧（Ｖｄ、Ｖｑ）に変換して出力する。
なお、回転検出手段３２の検出値に基づく電動機回転位相θが得られるため、実施の形態２と異なり、座標変換に際し、印加電圧制御手段１２より電動機回転位相θを受け取る必要はない。
【００６６】
トルク演算手段１０は、座標変換手段９からの出力（Ｉｄ、Ｉｑ）、（Ｖｄ、Ｖｑ）、回転検出手段３２から出力された電動機回転速度ωに基づいて、電動機のトルクτｍを演算により求める。τｍの演算方法は、実施の形態１と同様である。
なお、回転検出手段３２の検出値に基づく電動機回転速度ωが得られるため、実施の形態２と異なり、トルクτｍの算出に際し、印加電圧制御手段１２より電動機回転速度ωを受け取る必要はない。
【００６７】
その他の構成については、実施の形態２の図１０で説明したものと同様であるため、説明を省略する。
【００６８】
以上のように、本実施の形態４によれば、座標変換手段９は、回転検出手段３２が検出した電動機回転位相θを用いて座標変換を行うので、印加電圧制御手段１２が演算により求めたθを用いる構成と比較して、精度の良い（Ｉｄ、Ｉｑ）、（Ｖｄ、Ｖｑ）を得ることができ、信頼性の高い電動機の駆動装置を構築できる。
【００６９】
また、本実施の形態４によれば、トルク演算手段１０は、回転検出手段３２が検出した電動機回転速度ωを用いて電動機３のトルクτｍを算出するので、印加電圧制御手段１２が演算により求めたωを用いる構成と比較して、精度良くトルクτｍを算出することができ、信頼性の高い電動機の駆動装置を構築できる。
【００７０】
実施の形態５．
実施の形態１〜４では、ｄｑ軸とγδ軸の軸誤差Δθが非常に小さいものと想定し、その前提の下でトルク演算手段１０が電動機３のトルクτｍを演算により求め、回転数制御手段１１がそのトルク演算値に基づいて電動機３の回転速度ωを制御する構成について説明した。
本発明の実施の形態５では、軸誤差Δθが無視できない場合のトルク演算手段１０および電動機回転速度ωを制御する構成について説明する。
【００７１】
図１３は、本実施の形態５に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
図１３において、実施の形態１の図３で説明した構成に加えて、新たに軸誤差演算手段２２と座標変換補正手段２３を設けた。その他の構成は、実施の形態１の図３で説明したものと同様であるため、図３と同じ符号を付して説明を省略する。
【００７２】
まず軸誤差演算手段２２について説明する。
軸誤差Δθが無視できない場合の電動機３の電圧方程式は、次式（１１）で表される。ただし、簡略化のため定常状態を想定し、微分演算子ｐに係る項を無視している。
【数１１】
0004804496.tif 000012
【００７３】
上記式（１１）をΔθについて解くと、次式（１２）を得る。
【数１２】
0004804496.tif 000013
【００７４】
軸誤差演算手段２２は、式（１２）を用いて、軸誤差Δθを求めることができる。
また、γ軸電圧Ｖγおよびδ軸電圧Ｖδのかわりに、γ軸電圧指令Ｖγ＊およびδ軸電圧指令Ｖδ＊を用いても問題ないことは言うまでもない。
その他、非特許文献１に記載されている公知技術にて軸誤差Δθを求めてもよい。
【００７５】
γ軸磁束φγを誘起電圧定数φｆに等しくなるよう制御し、δ軸磁束をゼロに制御する電動機の駆動装置の場合は、より簡単な式で軸誤差Δθを求めることができる。
まず、γ軸磁束φγおよびδ軸磁束φδは、次式（１３）となる。
【数１３】
0004804496.tif 000014
【００７６】
上述の制御により、φγ＝φｆ、φδ＝０となるため、次式（１４）を得る。
【数１４】
0004804496.tif 000015
【００７７】
上記式（１４）をΔθについて解くと、次式（１５）を得る。
【数１５】
0004804496.tif 000016
【００７８】
軸誤差演算手段２２は、式（１５）を用いて、軸誤差Δθを求めることができる。
上記式（１５）を用いる場合、式（１２）と比較してより簡単に軸誤差Δθを求めることが可能となり、演算負荷が軽減される。そのため、装置の小型化や、マイコンに代表される演算装置の演算負荷軽減が可能となる。
【００７９】
次に、座標変換補正手段２３について説明する。
軸誤差Δθが無視できない大きさの場合には、Ｉｑ≠Ｉδとなるため、実施の形態１で説明した式（７）〜式（９）では、正確な電動機トルクτｍが求められない。そこで、Ｉγ、Ｉδ、Δθを用いて、ＩｄとＩｑを求める方法について説明する。
【００８０】
図１４は、γδ軸およびｄｑ軸における電流の関係を示すものである。
ＩγおよびＩδのｄ軸上の値は、軸誤差Δθを用いて、それぞれＩγｃｏｓΔθ、ＩδｓｉｎΔθで表される。同様にｑ軸上の値は、軸誤差Δθを用いて、それぞれＩγｓｉｎΔθ、ＩδｃｏｓΔθで表される。
よって、ＩｄとＩｑは、次の式（１６）〜式（１７）で求めることが可能である。
【数１６】
0004804496.tif 000017
【数１７】
0004804496.tif 000018
【００８１】
また、Ｖγ、Ｖδについても、次の式（１８）〜（１９）で求めることが可能である。
【数１８】
0004804496.tif 000019
【数１９】
0004804496.tif 000020
【００８２】
式（１６）〜式（１９）を式（７）〜式（９）に適用することで、軸誤差Δθが無視できない場合においても、トルク演算手段１０は正確なトルクを求めることが可能となる。
よって、軸誤差演算手段２２と座標変換補正手段２３によりγδ軸電流をｄｑ軸上の電流に補正することで、実施の形態１と同様に電動機３のトルクを求めることが可能となり、回転数制御手段１１により回転数の制御が可能となる。
【００８３】
なお、本実施の形態５では、実施の形態１の構成に加えて新たに軸誤差演算手段２２と座標変換補正手段２３を設けた例を説明したが、その他の実施の形態についても、同様に軸誤差演算手段２２と座標変換補正手段２３を設け、軸誤差Δθが無視できない場合でも電動機トルクτｍを正確に求めることができる。
【００８４】
実施の形態６．
実施の形態５では、軸誤差Δθが無視できないという前提の下、電動機トルクτｍと回転速度を制御する構成について説明した。
本発明の実施の形態６では、軸誤差Δθがゼロになるように制御することで、軸誤差Δθの影響を小さくする構成について説明する。
【００８５】
図１５は、本実施の形態６に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
図１５において、実施の形態１の図３で説明した構成に加えて、新たに軸誤差演算手段２２を設けた。その他の構成は、実施の形態１の図３で説明したものと同様であるため、図３と同じ符号を付して説明を省略する。
軸誤差演算手段２２の動作については、実施の形態５で説明したものと同様である。
以下、図１５の構成の下、軸誤差Δθがゼロになるように制御する手法を説明する。
【００８６】
図１６は、出力電圧ベクトル演算手段１３の構成例である。
出力電圧ベクトル演算手段１３は、出力電圧ベクトル演算器２４、比例制御器２５、積分器２６を備える。
【００８７】
出力電圧ベクトル演算器２４は、第二の回転速度指令ω＊＊、γ軸電流指令Ｉγ＊、γ軸電流Ｉγ、およびδ軸電流Ｉδに基づいて、γ軸電圧指令Ｖγ＊、δ軸電圧指令Ｖδ＊を求める。
軸誤差演算手段２２は、Ｖγ＊、Ｖδ＊、Ｉγ、Ｉδ、回転速度ωに基づき、軸誤差Δθを求める。
【００８８】
比例制御器２５は、この軸誤差Δθをゼロに制御するために、Δθとゼロとの偏差を用いて比例制御を行い、速度補償量Δωを求める。
また、第二の回転速度指令ω＊＊とΔωの偏差から回転速度ωが求まり、積分器２６がωを積分することにより、回転位相θが得られる。
回転位相θを得た後は、γδ軸の位相をこれに近づけるよう制御することにより、軸誤差Δθをゼロに保つように制御することが可能となる。
【００８９】
軸誤差Δθをゼロに保つように制御することにより、γδ軸とｄｑ軸が一致するため、Ｉγ＝Ｉｄ、Ｉδ＝Ｉｑ、Ｖγ＝Ｖｄ、Ｖδ＝Ｖｑとなり、式（７）〜式（９）のトルク演算式における演算誤差を低減させることが可能となる。
また、実施の形態５で説明したように、γδ軸上の値をｄｑ軸上の値に補正する必要がないため、演算負荷軽減が可能である。そのため、装置の小型化や、マイコンに代表される演算装置の演算負荷軽減が可能となる。
【００９０】
本実施の形態６では、実施の形態１の図３で説明した構成に加えて、新たに軸誤差演算手段２２を設けた構成を説明したが、その他の実施の形態についても、同様に軸誤差演算手段２２を設け、軸誤差Δθがゼロになるように制御する構成とすることもできる。
【００９１】
実施の形態７．
本発明の実施の形態７では、インバータ主回路５を駆動する際に、上下スイッチング素子の短絡防止のために設ける短絡防止時間（デッドタイム）が制御に与える影響を低減させる手法について説明する。
【００９２】
図１７は、インバータ主回路５の構成例である。
図１７において、インバータ主回路５は、６つのスイッチング素子２７ａ〜２７ｆと、６つの環流ダイオード２８ａ〜２８ｆで構成される。以下、インバータ主回路５の動作例とデッドタイムについて簡単に説明する。
【００９３】
例えばスイッチング素子２７ａをオフさせた瞬間に、スイッチング素子２７ｄをオンさせると、同時にオンする時間が発生する可能性があり、インバータ主回路５が破壊に至ることがある。
そこで、図１７中に示すように、スイッチング素子２７ｄをオフさせておくデッドタイムを設け、上下のスイッチング素子が同時にオンすることがないようにオンオフタイミングを制御することで、インバータの破壊を防止する手法が一般的に用いられる。
【００９４】
しかし、デッドタイム期間を設けると、駆動信号が削られることにより、インバータ主回路５が本来出力すべき電圧が出力できなくなり、電圧指令と実際の出力電圧値が一致しなくなるという課題がある。
これに起因して、前述のトルク演算式（７）〜（９）にて、例えばｄ軸及びｑ軸の電圧指令値Ｖｄ＊およびＶｑ＊を用いた場合、これと実際の出力電圧値であるＶｄ、Ｖｑが一致せず、正確なトルクが求められない可能性がある。
以下、デッドタイムを補正する構成について説明する。
【００９５】
図１８は、本実施の形態７に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
図１８において、実施の形態１の図３で説明した構成に加えて、新たにデッドタイム補正手段２９を設けた。その他の構成は、実施の形態１の図３で説明したものと同様であるため、図３と同じ符号を付して説明を省略する。
【００９６】
デッドタイム補正手段２９は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに基づいてデッドタイム補正量ΔＶｕ、ΔＶｖ、ΔＶｗを生成して、駆動信号生成手段１５に出力することで、デッドタイムにより発生する電圧誤差を補正する。
これにより、電圧指令と実際の出力電圧値を一致させることが可能となり、トルク演算誤差を低減させることが可能となる。
【００９７】
図１９は、デッドタイム誤差の補正について説明するものである。
図１９に示す、ＵＶＷ相におけるＴｄ補正量ΔＶｕ〜ΔＶｗは、次式（２０）で表される。
【数２０】
0004804496.tif 000021
なお、ｓｉｇｎ関数は、次式（２１）で表される。
【数２１】
0004804496.tif 000022
【００９８】
デッドタイム補正手段２９は、上記式（２０）〜（２１）を用いることにより、ＵＶＷ相におけるＴｄ補正量ΔＶｕ〜ΔＶｗを求め、これを用いてデッドタイム補正を行うことができる。
【００９９】
実施の形態８．
本発明の実施の形態８では、インバータ制御手段８より出力される駆動信号をデッドタイム補正する方法以外に、デッドタイムによりｄｑ軸に発生する電圧誤差を考慮することで、実電圧ｄｑ軸の実電圧Ｖd_realおよびＶq_realを推定して、電動機３のトルクを精度良く演算する手法について説明する。
【０１００】
図２０は、本実施の形態８に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
図２０において、実施の形態１の図３で説明した構成に加えて、新たに電圧誤差推定手段３０を設けた。その他の構成は、実施の形態１の図３で説明したものと同様であるため、図３と同じ符号を付して説明を省略する。
次に、電圧誤差推定手段３０が用いる誤差推定式について説明する。
なお、本実施の形態８における「デッドタイム補正手段」は、電圧誤差推定手段３０がこれに相当する。
【０１０１】
Ｖd_realおよびＶq_realは、ｄｑ軸の電圧誤差ΔＶｄおよびΔＶｑを用いて表すと、次式（２２）となる。
【数２２】
0004804496.tif 000023
【０１０２】
次に、Ｖd_realおよびＶq_realの求め方について説明する。
図２０の構成によれば、駆動信号生成手段１５は、デッドタイムによる電圧誤差分を、デッドタイム補正量を用いて補正した上で駆動信号を出力することで、電圧指令と実際の出力電圧値を一致させることが可能である。
つまり、デッドタイム補正量は、言い換えれば、デッドタイムにより発生した電圧誤差と見なすことができる。
式（２０）はＵＶＷ相の値であるため、次式（２３）に示すように、直交固定子座標のαβ軸の値ΔＶα、ΔＶβに変換を行う。
【数２３】
0004804496.tif 000024
【０１０３】
また、回転位相θを用いて、次式（２４）により式（２３）をｄｑ軸上の値に変換可能である。
【数２４】
0004804496.tif 000025
【０１０４】
電圧誤差推定手段３０は、式（２４）により得られたΔＶｄおよびΔＶｑを式（２２）に適用することで、Ｖd_realおよびＶq_realを得ることができる。
【０１０５】
実施の形態７〜８で説明した、デッドタイム補正やデッドタイムによる電圧誤差の求め方は一例であり、その他の方法を用いても問題ないことは言うまでもない。
【０１０６】
実施の形態７〜８では、実施の形態１の図３で説明した構成に加えて、新たにデッドタイム補正手段２９や電圧誤差推定手段３０を設けた構成を説明したが、その他の実施の形態についても、同様にデッドタイム補正手段２９や電圧誤差推定手段３０を設け、デッドタイムの影響を補償するように構成することもできる。
ただし、電圧検出手段３１を設けた構成においては、デッドタイムに起因する電圧誤差を補償する効果は、電圧検出手段３１を設けていない構成に比較して小さい。
【０１０７】
実施の形態９．
以上の実施の形態１〜８で説明した電動機の駆動装置の活用例として、空気調和機や洗濯機および洗濯乾燥機、冷蔵庫、換気扇、ヒートポンプ給湯器、ポンプ、エレベータ、ＦＡ、手乾燥機用インバータが挙げられる。
【０１０８】
空気調和機においては、気温が低い状態で暖房運転を行うと、室外機の熱交換機に霜が付き目詰まりを起こすため、熱交換を行うためのファンモータのトルクが増大し、電流増大などによる過電流トリップにより運転を継続できない問題があるが、本発明を用いることで過電流トリップに陥ることなく運転を継続可能となる。
例えば、トルク演算手段１０の演算値を監視してトルク増大を検出する異常検出手段を電動機の駆動装置２に設けておき、トルク増大を検出した際にその旨の信号を出力する、などとすればよい。
【０１０９】
また、前記ファンモータのトルクの増大を検出した際に、熱交換機の霜を取り除く除霜運転を行うべき旨の信号を異常検出手段より出力し、効率低下を抑制するようなシステムを構成してもよい。
また、除霜運転を行った場合においても、前記ファンモータのトルクが増大したままの場合には、熱交換機の変形等が考えられるため、ユーザに報知して修繕等を促すように構成してもよい。
【０１１０】
さらに、空気調和機の室内機ファンを駆動する電動機のトルクが増大した際には、埃などによりフィルタの目詰まりを起こしていると判断して、フィルタの掃除を行うべき旨の信号を、異常検出手段より出力するように構成してもよい。
【０１１１】
さらに、換気扇の電動機や洗濯機および洗濯乾燥機の乾燥用のファンを駆動する電動機は、集塵やリント用のフィルタの目詰まりを起こすと負荷トルクが変化する。
そのため、電動機のトルクを検出することでフィルタの目詰まりを検出する異常検出手段を構成することが可能となる。また、異常検出手段がフィルタの目詰まりを検出した際には、フィルタの掃除を行うべき旨の信号を出力するようにしてもよい。
【０１１２】
また、液体を送るポンプなどを運転している場合、異物が混入すると目詰まりを起こし、液体を送ることが出来なくなる場合がある。そこで、ポンプ用のモータのトルクの増大を検出することで異物混入を検出して異常を知らせる異常検出手段を構成することが可能となる。
【０１１３】
以上で説明した目詰まりなどの異常を検知した場合には、電気的な信号を発し、アラームや表示により使用者に報知するように構成することで、速やかに異常を知らせ使用者に対策を取らせることが可能となる。
また、異常を検知した際に機器の運転を停止させることで、機器の故障などを防止することができ、信頼性の高い装置が実現可能となる。また、異常状態での運転を回避することで、消費電力も削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】実施の形態１に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
【図２】モータ１の解析モデル図である。
【図３】実施の形態１に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
【図４】電動機のベクトル図である。
【図５】回転数制御手段１１の一構成例である。
【図６】従来の電動機の駆動装置におけるトルクと回転速度の制御動作例を示すものである。
【図７】実施の形態１に係る電動機の駆動装置２におけるトルクと回転速度の制御動作例を示すものである。
【図８】回転数制御手段１１の他構成例である。
【図９】回転数制御手段１１が備えるＰＩ制御器１６の構成例である。
【図１０】実施の形態２に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
【図１１】実施の形態３に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
【図１２】実施の形態４に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
【図１３】実施の形態５に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
【図１４】γδ軸およびｄｑ軸における電流の関係を示すものである。
【図１５】実施の形態６に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
【図１６】出力電圧ベクトル演算手段１３の構成例である。
【図１７】インバータ主回路５の構成例である。
【図１８】実施の形態７に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
【図１９】デッドタイム誤差の補正について説明するものである。
【図２０】実施の形態８に係る電動機の駆動装置２の構成図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１  直流電源、２  電動機の駆動装置、５  インバータ主回路、６  電流検出手段、７  直流電圧検出手段、８  インバータ制御手段、９  座標変換手段、１０  トルク演算手段、１１  回転数制御手段、１２  印加電圧制御手段、１３  出力電圧ベクトル演算手段、１４  電圧・位相指令演算手段、１５  駆動信号生成手段、１６  ＰＩ制御器、１７  トルク指令記憶手段、１８  比例制御ゲイン、１９  積分制御ゲイン、２０  制限器付き積分器、２１  制限器、２２  軸誤差演算手段、２３  座標変換補正手段、２４  出力電圧ベクトル演算器、２５  比例制御器、２６  積分器、２７  スイッチング素子、２８  環流ダイオード、２９  デッドタイム補正手段、３０  電圧誤差推定手段、３１  電圧検出手段、３２  回転検出手段。
【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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【図１９】
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【図２０】
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