(57)【要約】【課題】モータ起動の成功率を向上させ、モータの起動時間を短縮することができるモータ駆動装置及びモータ起動方法を提供すること【解決手段】モータ駆動装置１０、１０ａ、１０ｂは、モータ１に駆動電圧を供給するインバータ１５と、制御部３０、３０ａ、３０ｂと、電圧検出回路２０とを備える。制御部３０、３０ａ、３０ｂは、インバータ１５に接続され、モータ１を矩形波駆動方式で制御する。電圧検出回路２０は、インバータ１５に入力される入力電圧を検出し、その入力電圧を示す電圧信号Ｓ２を制御部３０、３０ａ、３０ｂに出力する。モータ１を起動する際、制御部３０、３０ａ、３０ｂは、検出された入力電圧に基づきキャリア周波数を設定する。また、制御部３０、３０ａ、３０ｂは、モータ１の起動が失敗した場合、キャリア周波数を増加させ、起動処理を再試行する。【選択図】      図１
2005237094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形波駆動方式を用いたモータ駆動装置によるモータの起動時において、
（Ａ）インバータに入力される入力電圧を検出するステップと、
（Ｂ）前記入力電圧に基づきキャリア周波数を設定するステップと、
（Ｃ）擬似正弦波1周期の平均デューティ比を時間的に増加させるステップと、
（Ｄ）前記モータの起動に失敗した場合、前記キャリア周波数を変化させるステップと
を具備する
モータの起動方法。
【請求項２】
請求項１に記載のモータの起動方法において、
前記（Ｄ）変化させるステップは、前記キャリア周波数を増加させるステップを含む
モータの起動方法。
【請求項３】
請求項２に記載のモータの起動方法において、
前記（Ｄ）変化させるステップは、前記キャリア周波数を一定値増加させるステップを含む
モータの起動方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のモータの起動方法において、
前記（Ｂ）設定するステップは、設定される前記キャリア周波数と前記入力電圧が正の相関を持つように、前記キャリア周波数を設定するステップを含む
モータの起動方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のモータの起動方法において、
前記（Ｃ）増加させるステップは、
（Ｃ−１）前記入力電圧に基づき、前記平均デューティ比の増加のパターンを示す複数の起動パターンから一の起動パターンを決定するステップと、
（Ｃ−２）前記一の起動パターンに従って、前記平均デューティ比を増加させるステップと
を備える
モータの起動方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載のモータの起動方法において、
前記モータ駆動装置は、前記モータの起動に成功した際の起動条件と前記キャリア周波数とを対応づけて格納する起動履歴テーブルを記憶し、
前記起動方法は、（Ｅ）前記モータの起動に成功した際、前記起動履歴テーブルを更新するステップを更に具備し、
前記（Ｂ）設定するステップは、前記起動履歴テーブルを参照して前記キャリア周波数を設定するステップを含む
モータの起動方法。
【請求項７】
請求項５に記載のモータの起動方法において、
前記モータ駆動装置は、前記モータの起動に成功した際の起動条件と前記キャリア周波数及び前記起動パターンとを対応づけて格納する起動履歴テーブルを記憶し、
前記起動方法は、（Ｅ）前記モータの起動に成功した際、前記起動履歴テーブルを更新するステップを更に具備し、
前記（Ｂ）設定するステップは、前記起動履歴テーブルを参照して前記キャリア周波数を設定するステップを含み、
前記（Ｃ−１）決定するステップは、前記起動履歴テーブルを参照して前記複数の起動パターンから一の起動パターンを決定するステップを含む
モータの起動方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のモータの起動方法において、
前記起動条件は、前記モータの起動に成功した際の前記入力電圧を含む
モータの起動方法。
【請求項９】
請求項８に記載のモータの起動方法において、
前記起動条件は、前記モータの起動に成功した際の前記モータの温度を更に含む
モータの起動方法。
【請求項１０】
モータに駆動電圧を供給するインバータと、
前記インバータに接続され前記モータを矩形波駆動方式で制御する制御部と、
前記インバータに入力される入力電圧を検出する電圧検出回路と
を具備し、
前記電圧検出回路は、前記入力電圧を示す電圧信号を前記制御部に出力し、
前記モータを起動する際、前記制御部は、検出された前記入力電圧に基づきキャリア周波数を設定し、又、前記モータの起動に失敗した場合、前記キャリア周波数を増加させる
モータ駆動装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のモータ駆動装置において、
前記制御部は、設定される前記キャリア周波数と前記入力電圧が正の相関を持つように、前記キャリア周波数を設定する
モータ駆動装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載のモータ駆動装置において、
前記制御部は、メモリを含み、
前記メモリは、起動パターンテーブルを記憶し、
前記起動パターンテーブルは、前記モータの起動時における平均デューティ比の増加のパターンを示す複数の起動パターンと複数の前記入力電圧とを対応づけて格納し、
前記制御部は、前記起動パターンテーブルを参照して、前記入力電圧に基づき前記複数の起動パターンから一の起動パターンを決定し、前記一の起動パターンに従って前記平均デューティ比を増加させる
モータ駆動装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のモータ駆動装置において、
前記メモリは、前記モータの起動に成功した際の前記入力電圧と前記キャリア周波数及び前記起動パターンとを対応づけて格納する起動履歴テーブルを更に記憶し、
前記制御部は、前記起動履歴テーブルを参照して、前記入力電圧に基づき前記キャリア周波数を設定し、又、前記複数の起動パターンから一の起動パターンを決定する
モータ駆動装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載のモータ駆動装置において、
前記モータの温度を検出する温度検出器を更に具備し、
前記温度検出器は、検出した前記温度を示す温度信号を前記制御部に出力し、
前記メモリは、前記モータの起動に成功した際の前記入力電圧及び前記温度と前記キャリア周波数及び前記起動パターンとを対応づけて格納する起動履歴テーブルを記憶し、
前記制御部は、前記起動履歴テーブルを参照して、前記入力電圧及び前記温度に基づき前記キャリア周波数を設定し、又、前記複数の起動パターンから一の起動パターンを決定する
モータ駆動装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載のモータ駆動装置において、
前記制御部は、前記モータの起動に成功した際、前記起動履歴テーブルを更新する
モータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの起動方法及びモータ駆動装置に関し、特に、矩形波駆動方式を用いたモータの起動方法及びモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータとして、インバータ制御によるＤＣブラシレスモータが知られている。ＤＣブラシレスモータは、例えばエアコンディショナーのコンプレッサー（圧縮機）の駆動に用いられる。このようなＤＣブラシレスモータの駆動制御方法として、「矩形波駆動方式」が知られている。この矩形波駆動方式における出力電力制御は、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）制御方式で行われる。モータを駆動する電圧パルスは、所定の周期でインバータからモータに供給され、その電圧パルスの幅（電圧パルスのＯＮ時間）は周期ごとに制御される。その所定の周期の逆数は、「キャリア周波数」と呼ばれる。また、その所定の周期に対する電圧パルスのＯＮ時間の比率は、「デューティ比（duty ratio）」と呼ばれる。矩形波駆動方式では、ＰＷＭ制御方式によりデューティ比を調整することで、擬似正弦波が作り出され、ＤＣブラシレスモータが駆動される。
【０００３】
このＰＷＭ制御方式によれば、モータに供給される電力量（モータのトルク）は、擬似正弦波の１周期の平均デューティ比に比例する。つまり、平均デューティ比を制御することにより、モータに供給される電力を制御することが可能となり、無駄な電力消費が抑えられる。
【０００４】
モータを起動する際、ロータ位置を検出する位置検出回路からの出力に基づいた閉ループ制御が行われるまでは、開ループ制御によりモータは運転される。この時、一般的に、擬似正弦波の１周期のデューティ比の平均（以下、「平均デューティ比」と参照される）を徐々に増加させるという制御が実行される。この平均デューティ比を増加させるパターンとして、複数の起動パターンが予め与えられる。例えば、ある起動パターンに従ったモータ起動操作が失敗した場合、別の起動パターンを参照して再度モータ起動操作が試行される。このようにモータ起動操作が繰り返し実行され、モータ起動操作が成功すると、モータは閉ループ制御によって運転され始める。
【０００５】
モータ起動時の起動成功率を向上させる方式として以下のものが公知である。
【０００６】
特許文献１に開示された起動制御方式によれば、モータ周囲の温度が計測され、また、インバータへの入力電圧が検出される。そして、これら計測された温度と検出された入力電圧のいずれか１つに基づいて、複数の起動パターンから一の起動パターンが選択される。これにより、１回目の起動操作によりモータ起動が成功する確率が向上する。また、ある起動パターンによりモータが起動しなかった場合、順次高い電圧レベルの起動パターンが選択される。これにより、確実にモータ起動が行われる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１２５３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、モータ起動の成功率を向上させることができるモータ駆動装置及びモータ起動方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、モータの起動時間を短縮することができるモータ駆動装置及びモータ起動方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、モータ起動に関するデータを記憶するメモリの容量を低減することができるモータ駆動装置及びモータ起動方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、装置の個体差に関わらず、安定したモータ起動を実現することができるモータ駆動装置及びモータ起動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号を用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１３】
本発明に係るモータ（１）の起動方法は、矩形波駆動方式を用いたモータ駆動装置（１０、１０ａ、１０ｂ）によるモータ（１）の起動方法である。その起動方法は、（Ａ）インバータ（１５）に入力される入力電圧を検出するステップと、（Ｂ）入力電圧に基づきキャリア周波数を設定するステップと、（Ｃ）擬似正弦波1周期の平均デューティ比を時間的に増加させるステップと、（Ｄ）モータ（１）の起動に失敗した場合、キャリア周波数を変化させるステップとを備える。上記（Ｄ）変化させるステップにおいて、キャリア周波数は増加するように制御される。また、上記（Ｄ）変化させるステップにおいて、キャリア周波数は一定値増加するように制御される。また、上記（Ｂ）設定するステップにおいて、設定されるキャリア周波数と入力電圧が正の相関を持つように、そのキャリア周波数が設定される。
【００１４】
このように、モータ（１）の起動時において、キャリア周波数は、通常運転時の場合より大きく設定される。また、モータ（１）の起動が失敗した場合、キャリア周波数は、更に大きくなるように設定され、起動処理が再度実行される。これらのことにより、一つの駆動電圧パルスが印加される期間にモータ駆動装置（１０、１０ａ、１０ｂ）を流れる電流のピーク値は、抑制される。従って、過電流によりモータ（１）の起動が失敗する確率が低減され、モータ（１）の起動時間が短縮される。更に、上記（Ｃ）増加させるステップにおいて平均デューティ比の増加を示すパターンは、最低１つ用意されれば十分なので、メモリ（３２）の容量が節約される。
【００１５】
本発明に係るモータ（１）の起動方法において、上記（Ｃ）増加させるステップは、（Ｃ−１）入力電圧に基づき、平均デューティ比の増加のパターンを示す複数の起動パターン（Ｐ１〜Ｐ４）から一の起動パターンを決定するステップと、（Ｃ−２）その一の起動パターンに従って、平均デューティ比を増加させるステップとを備える。これにより、第１回目のモータ起動の試行において、モータ（１）の起動が失敗する確率が低減される。
【００１６】
本発明において、モータ駆動装置（１０ｂ）は、モータ（１）の起動に成功した際の起動条件（Ｖ１〜Ｖ４、Ｔ１〜Ｔ４）とキャリア周波数（ｆ１〜ｆ４）とを対応づけて格納する起動履歴テーブル（４３）を記憶する。この時、本発明に係るモータ（１）の起動方法は、（Ｅ）モータ（１）の起動に成功した際、上述の起動履歴テーブル（４３）を更新するステップを更に備える。また、上記（Ｂ）設定するステップにおいて、その起動履歴テーブル（４３）を参照して、キャリア周波数が設定される。
【００１７】
更に、起動履歴テーブル（４３）は、モータ（１）の起動に成功した際の起動条件（Ｖ１〜Ｖ４、Ｔ１〜Ｔ４）とキャリア周波数（ｆ１〜ｆ４）及び起動パターン（Ｐ１〜Ｐ４）とを対応づけて格納してもよい。この時、上記（Ｂ）設定するステップにおいて、起動履歴テーブル（４３）を参照してキャリア周波数が設定され、上記（Ｃ−１）決定するステップにおいて、起動履歴テーブル（４３）を参照して複数の起動パターン（Ｐ１〜Ｐ４）から一の起動パターンが決定される。
【００１８】
ここで、上述された起動条件は、モータ（１）の起動に成功した際の入力電圧（Ｖ１〜Ｖ４）やモータ（１）の温度（Ｔ１〜Ｔ４）を含む。
【００１９】
このように、モータ（１）の起動時に、過去の成功したモータ起動処理の条件（Ｖ１〜Ｖ４、Ｔ１〜Ｔ４、ｆ１〜ｆ４、Ｐ１〜Ｐ４）が参照されるので、モータ（１）の起動が失敗する確率が低減される。また、起動履歴テーブル（４３）は、モータ（１）の起動が成功する度に更新される。従って、センサ精度や設置位置などの装置（１０ｂ）の固体差に影響されず、安定したモータ起動が実現される。
【００２０】
本発明に係るモータ駆動装置（１０、１０ａ、１０ｂ）は、モータ（１）に駆動電圧を供給するインバータ（１５）と、制御部（３０、３０ａ、３０ｂ）と、電圧検出回路（２０）とを備える。制御部（３０、３０ａ、３０ｂ）は、インバータ（１５）に接続され、モータ（１）を矩形波駆動方式で制御する。電圧検出回路（２０）は、インバータ（１５）に入力される入力電圧を検出し、その入力電圧を示す電圧信号（Ｓ２）を制御部（３０、３０ａ、３０ｂ）に出力する。モータ（１）を起動する際、制御部（３０、３０ａ、３０ｂ）は、検出された入力電圧に基づきキャリア周波数を設定する。また、制御部（３０、３０ａ、３０ｂ）は、モータ（１）の起動が失敗した場合、キャリア周波数を増加させ、起動処理を再試行する。ここで、制御部（３０）は、設定されるキャリア周波数と入力電圧が正の相関を持つように、キャリア周波数を設定してもよい。
【００２１】
このように、モータ（１）の起動時において、キャリア周波数は、通常運転時の場合より大きく設定される。また、モータ（１）の起動が失敗した場合、キャリア周波数は、更に大きくなるように設定され、起動処理が再度実行される。これらのことにより、一つの駆動電圧パルスが印加される期間にモータ駆動装置（１０、１０ａ、１０ｂ）を流れる電流のピーク値は、抑制される。従って、過電流によりモータ（１）の起動が失敗する確率が低減され、モータ（１）の起動時間が短縮される。
【００２２】
本発明に係るモータ駆動装置（１０、１０ａ、１０ｂ）において、制御部（３０、３０ａ、３０ｂ）は、メモリ（３２、３２ａ、３２ｂ）を含む。メモリ（３２ａ、３２ｂ）は、起動パターンテーブル（４２）を記憶する。この起動パターンテーブル（４２）は、モータ（１）の起動時における平均デューティ比の増加のパターンを示す複数の起動パターン（Ｐ１〜Ｐ４）と複数の入力電圧とを対応づけて格納する。この時、制御部（３０ａ）は、起動パターンテーブル（４２）を参照して、入力電圧に基づき複数の起動パターン（Ｐ１〜Ｐ４）から一の起動パターンを決定する。そして、制御部（３０ａ）は、その一の起動パターンに従って平均デューティ比を増加させる。これにより、第１回目のモータ起動の試行において、モータ（１）の起動が失敗する確率が低減される。
【００２３】
本発明に係るモータ駆動装置（１０ｂ）において、メモリ（３２ｂ）は起動履歴テーブル（４３）を更に記憶する。この起動履歴テーブル（４３）は、モータ（１）の起動に成功した際の入力電圧（Ｖ１〜Ｖ４）と、キャリア周波数（ｆ１〜ｆ４）及び起動パターン（Ｐ１〜Ｐ４）とを対応づけて格納する。この時、制御部（３０ｂ）は、起動履歴テーブル（４３）を参照して、入力電圧に基づきキャリア周波数を設定し、又、複数の起動パターン（Ｐ１〜Ｐ４）から一の起動パターンを決定する。
【００２４】
また、本発明に係るモータ駆動装置（１０ｂ）は、モータ（１）の温度を検出する温度検出器（８０）を更に備えてもよい。この温度検出器（８０）は、検出した温度を示す温度信号（Ｓ５）を制御部（３０ｂ）に出力する。この時、起動履歴テーブル（４３）は、モータ（１）の起動に成功した際の入力電圧（Ｖ１〜Ｖ４）及び温度（Ｔ１〜Ｔ４）と、キャリア周波数（ｆ１〜ｆ４）及び起動パターン（Ｐ１〜Ｐ４）とを対応づけて格納する。制御部（３０ｂ）は、起動履歴テーブル（４３）を参照して、入力電圧に基づきキャリア周波数を設定し、又、複数の起動パターン（Ｐ１〜Ｐ４）から一の起動パターンを決定する。このように、モータ（１）の起動時に、過去の成功したモータ起動処理の条件（Ｖ１〜Ｖ４、Ｔ１〜Ｔ４、ｆ１〜ｆ４、Ｐ１〜Ｐ４）が参照されるので、モータ（１）の起動が失敗する確率が低減される。
【００２５】
更に、本発明に係るモータ駆動装置（１０ｂ）において、制御部（３０ｂ）は、モータ（１）の起動に成功した際、起動履歴テーブル（４３）を更新する。従って、センサ精度や設置位置などの装置（１０ｂ）の固体差に影響されず、安定したモータ起動が実現される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係るモータ駆動装置及びモータ起動方法によれば、モータ起動の成功率が向上する。
【００２７】
本発明に係るモータ駆動装置及びモータ起動方法によれば、モータの起動時間が短縮される。
【００２８】
本発明に係るモータ駆動装置及びモータ起動方法によれば、モータ起動に関するデータを記憶するメモリの容量が低減される。
【００２９】
本発明に係るモータ駆動装置及びモータ起動方法によれば、装置の個体差に関わらず、安定したモータ起動が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
添付図面を参照して、本発明によるモータ駆動装置及びモータ起動方法を説明する。
【００３１】
（第一の実施の形態）
図１は、本発明の第一の実施の形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、モータ駆動装置１０は、モータ１及びＡＣ電源１１に接続される。このモータ駆動装置１０は、ＡＣ電源１１から供給される交流電圧を多相の駆動電圧に変換し、その多相の駆動電圧をモータ１に供給する。その多相の駆動電圧、例えば三相交流電圧によって、モータ１は駆動される。モータ１として、ＤＣブラシレスモータが例示される。このようなＤＣブラシレスモータは、例えばエアコンディショナーのコンプレッサ（圧縮機）の駆動に用いられる。
【００３２】
図１に示されたモータ駆動装置１０は、リアクトル１２、コンバータ１３、コンデンサ１４、インバータ１５を備える。ＡＣ電源１１から与えられる交流電圧は、コンバータ１３に供給され、コンバータ１３において直流電圧に変換される。リアクトル１２およびコンデンサ１４により平滑化された直流電圧は、インバータ１５において多相の交流電圧に変換され、モータ１に供給される。ここで、インバータ１５は、駆動回路５０を介して制御部３０に接続される。この制御部３０は、駆動回路５０に駆動信号Ｓ１を出力し、インバータ１５を構成する複数のスイッチング素子（図示されない）のＯＮ／ＯＦＦを制御する。これにより、インバータ１５によって所望の駆動電圧が生成され、モータ１に供給される。また、図１に示されるように、制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリ３２を備え、ユーザーの指令に応答して制御プログラムを用いてインバータ１５（モータ１のトルク）を制御する。
【００３３】
更に、図１に示されたモータ駆動装置１０は、電圧検出回路２０、位置センサ６０、電流検出回路７０を備える。電圧検出回路２０は、インバータ１５に入力される直流電圧（以下、入力電圧と参照される）を検出し、その入力電圧を示す電圧信号Ｓ２を制御部３０に出力する。位置センサ６０は、モータ１のロータ（図示されない）の状態（配置）を検出し、その状態を示す位置信号Ｓ３を制御部３０に出力する。電流検出回路７０は、モータ１に供給される電流量またはインバータ１５の入力電流量を検出し、その電流量を示す電流信号Ｓ４を制御部３０に出力する。この電流検出回路７０として、ホールＣＴ（Current Transformer）が例示される。後述されるように、制御部３０は、これら信号Ｓ２〜Ｓ４に基づき、インバータ１５を制御、あるいはモータ１の運転状況を監視する。
【００３４】
このような構成を有するモータ駆動装置１０により、モータ１は、矩形波駆動方式で運転される。また矩形波駆動方式における電力制御はＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）制御方式で行われる。図２は、ＰＷＭ制御方式を説明するためのグラフである。図２において、モータ１に供給される駆動電圧パルスのタイミングが示されている。図２の段（ａ）〜（ｄ）に示されるように、その駆動電圧パルスは、所定の周期でインバータ１５からモータ１に供給される。この所定の周期は、以下「キャリア周期」と参照される。また、その所定の周期の逆数は、以下「キャリア周波数」と参照される。また、キャリア周期に対する駆動電圧パルスのＯＮ時間の比率は、以下、「デューティ比（duty ratio）」と参照される。このデューティ比は、キャリア周期ごとに制御され得る。
【００３５】
図２の段（ａ）は、あるデューティ比を有する駆動電圧パルスを示す。この時、キャリア周期はＴ０であり、キャリア周波数はｆ０（ｆ０＝１／Ｔ０）である。また、駆動電圧パルスのＯＮ時間（駆動電圧パルスの幅）はＴａであり、デューティ比Ｄａは、Ｄａ＝Ｔａ／Ｔ０×１００（％）で求められる。図２の段（ｂ）は、Ｄａより大きいデューティ比を有する駆動電圧パルスを示す。この時、駆動電圧パルスのＯＮ時間はＴｂであり、デューティ比Ｄｂは、Ｄｂ＝Ｔｂ／Ｔ０×１００（％）で求められる。
【００３６】
図２の段（ｃ）は、Ｔ０より小さいキャリア周期を有する駆動電圧パルスを示す。この時、キャリア周期はＴ１であり、キャリア周波数はｆ１（ｆ１＝１／Ｔ１＞ｆ０）である。また、駆動電圧パルスのＯＮ時間はＴｃであり、デューティ比Ｄｃは、Ｄｃ＝Ｔｃ／Ｔ１×１００（％）で求められる。図２の段（ｄ）は、Ｄｃより大きいデューティ比を有する駆動電圧パルスを示す。この時、駆動電圧パルスのＯＮ時間はＴｄであり、デューティ比Ｄｄは、Ｄｄ＝Ｔｄ／Ｔ１×１００（％）で求められる。ここで、デューティ比Ｄｃ及びＤｄが、それぞれデューティ比Ｄａ及びＤｂと等しくなるように、図２は記載されている。
【００３７】
また、このようなＰＷＭ制御方式において、デューティ比を時間的に変化させることによって、擬似的な正弦波（以下、擬似正弦波と参照される）が実現される。この擬似正弦波の１周期のデューティ比の平均は、以下、「平均デューティ比」と参照される。上記図２はまた、この「平均デューティ比」をも概念的に示すものとする。つまり、図２の段（ａ）〜（ｄ）において、平均デューティ比は、それぞれＤａ〜Ｄｄであるとする。モータ１に供給される電力量（モータ１のトルク）は、この平均デューティ比に比例する。つまり、平均デューティ比を制御することにより、モータに供給される電力を直線的に制御することが可能となる。例えば、図２の段（ｂ）に示された駆動電圧パルスによるモータ１の回転数は、図２の段（ａ）に示された場合の回転数より大きくなる。また、図２の段（ｃ）に示された駆動電圧パルスによるモータ１の回転数は、図２の段（ａ）に示された場合の回転数と等しくなる。後述されるように、本発明のモータ駆動装置１０において、制御部３０は、デューティ比だけでなくキャリア周波数をも制御することによって、モータ１を起動する。
【００３８】
モータ１の運転時、上述の位置センサ６０から出力される位置信号Ｓ３に基づいて、閉ループ制御（closed-loop control）が制御部３０により実行される。しかし、モータ１の起動時、モータ１の回転数が所定の値未満である期間は、所定の制御パターン（以下、起動パターンと参照される）に基づく開ループ制御（open-loop control）が制御部３０により実行される。
【００３９】
図３は、制御部３０により参照される起動パターンを示すグラフである。図３に示されるように、平均デューティ比は、時間的に徐々に増加するように制御される。具体的には、起動時（時間ｔ＝０）においてＤ０であった平均デューティ比は、時間ｔｓまでにＤ１まで徐々に増加する。例えば、図２を参照すると、駆動電圧パルスは、段（ａ）に示された状態から段（ｂ）に示された状態に遷移していく。このように、モータ１の回転数は、初期値から所定の値になるまで徐々に増加するように制御される。この起動パターンにおいて、平均デューティ比は、一定の割合で増加するように制御されてもよい。また、この起動パターンにおいて、平均デューティ比は、段階的に増加するように制御されてもよい。
【００４０】
このような起動パターンを示す起動パターンデータ４１が、図１に示されるように、制御部３０のメモリ３２に格納される。制御部３０（ＣＰＵ３１）は、この起動パターンデータ４１を参照することによって、駆動信号Ｓ１を生成し、モータ１の起動操作を制御する。モータ駆動装置１０に過電流が流れ、モータ１の起動が失敗した場合、制御部３０は、上述の電流検出回路７０が出力する電流信号Ｓ４から「起動失敗」を検知する。この場合、制御部３０は、エラー信号を出力する、あるいは、別の起動処理を実行する。モータ１の起動が成功した場合、モータ１は閉ループ制御によって運転され始める。
【００４１】
上述されたように、電圧検出回路２０は、インバータ１５に入力される入力電圧を検出し、その入力電圧を示す電圧信号Ｓ２を制御部３０に出力する。本発明に係るモータ駆動装置１０によれば、制御部３０は、モータ１の起動時、その入力電圧の値に基づいてキャリア周波数を設定する。例えば、検出された入力電圧が所定の値よりも大きい場合、通常運転時に５ｋＨｚに設定されるキャリア周波数は、モータ１の起動時に１０ｋＨｚに設定される（図２参照）。キャリア周波数は、検出された入力電圧が大きいほど大きく設定され、検出された入力電圧が小さいほど小さく設定されてもよい。つまり、検出された入力電圧と設定されるキャリア周波数が正の相関を持つように、キャリア周波数が設定される。このようにキャリア周波数が設定された後、上述のモータ１の起動処理が実行される。つまり、平均デューティ比が、図３に示された起動パターンに従って増加するように制御される。
【００４２】
以上に説明された通り、本発明に係るモータ駆動装置１０によれば、検出された入力電圧が大きい場合、起動時のキャリア周波数は通常運転時のものよりも大きく設定される。このため、起動時のキャリア周期は短くなり、デューティ比が一定の場合であっても、一つの駆動電圧パルスのＯＮ時間は短くなる（図２参照）。従って、その一つの駆動電圧パルスが印加される期間にモータ駆動装置１０を流れる電流のピーク値は、抑制される。すなわち、過電流によりモータ１の起動が失敗する確率が低減される。言い換えれば、モータ１の起動が成功する確率が向上する。また、モータ１の起動時間が短縮される。
【００４３】
以上の起動処理によりモータ１の起動が成功した場合、モータ１は閉ループ制御によって運転され始める。モータ１の起動が失敗した場合、制御部３０は、キャリア周波数を更に変更する。具体的には、制御部３０は、キャリア周波数を更に増加させる。キャリア周波数が変更された後、制御部３０は、上述の起動処理を再試行する。すなわち、制御部３０は、図３に示された前回と同一の起動パターンに従って平均デューティ比を増加させる。例えば、図２を参照して説明すると、第一回目の試行において、駆動電圧パルスが段（ａ）に示された状態から段（ｂ）に示された状態に遷移した場合、第二回目の試行において、駆動電圧パルスは段（ｃ）に示された状態から段（ｄ）に示された状態に遷移する。これにより、一つの駆動電圧パルスのＯＮ時間は更に短くなる。従って、モータ駆動装置１０を流れる電流のピーク値は抑制され、モータ１の起動が失敗する確率が更に低減される。
【００４４】
モータ１が起動するまで、この制御部３０によるモータ起動の試行が繰り返される。初回の試行におけるキャリア周波数をｆ０とし、試行毎に変更されるキャリア周波数の値をδｆとすると、ｎ回目（ｎは自然数）の試行におけるキャリア周波数ｆｎは、例えばｆｎ＝ｆ０＋（ｎ−１）δｆで与えられる。このδｆが正の一定値である場合、キャリア周波数は、試行毎に一定の値ずつ増加するように制御される。
【００４５】
このように本実施の形態に係るモータ１の起動方法によれば、まず、電圧検出回路２０は、インバータ１５に入力される入力電圧を検出し、その入力電圧を示す電圧信号Ｓ２を制御部３０に出力する。次に、制御部３０は、その入力電圧の値に基づいてキャリア周波数を設定する。例えば、検出された入力電圧と設定されるキャリア周波数が正の相関を持つように、キャリア周波数が設定される。次に、制御部３０は、図３に示された起動パターンに従って、平均デューティ比を増加させる。モータ１の起動が失敗した場合、制御部３０は、キャリア周波数を増加させ、モータ１の起動を再試行する。
【００４６】
以上に説明された本実施の形態に係るモータ駆動装置１０及びモータ１の起動方法による効果は次の通りである。すなわち、入力電圧が比較的大きい場合、モータ１の起動時におけるキャリア周波数は、通常運転時の場合より大きく設定される。また、モータ１の起動が失敗した場合、キャリア周波数は、更に大きくなるように設定され、起動処理が再度実行される。これらのことにより、一つの駆動電圧パルスが印加される期間にモータ駆動装置１０を流れる電流のピーク値は、抑制される。従って、過電流によりモータ１の起動が失敗する確率が低減される。よって、モータ１の起動時間が短縮され、モータ１の起動遅延が防止される。このように、本発明によるモータ駆動装置１０の信頼性は向上する。
【００４７】
また、入力電圧は、国・地域によって異なる。あるいは、自動車用エアコンディショナーなどの場合、入力電圧の変動幅は非常に大きくなる。従って、従来技術によるモータ起動方法では、多数の起動パターンを用いてモータの駆動処理を試行しなければならない可能性が高くなる。しかしながら、本実施の形態に係るモータ起動方法によれば、最低一つの起動パターン（図３参照）が用意されれば十分である。従って、制御部３０のメモリ４１の容量が節約される。
【００４８】
（第二の実施の形態）
図４は、本発明の第二の実施の形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。図４において、図１に示された構成と同じ構成には同一の符号が付与され、その説明は適宜省略される。本実施の形態に係るモータ駆動装置１０ａは、インバータ１５の動作を制御する制御部３０ａを備える。この制御部３０ａは、ＣＰＵ３１とメモリ３２ａを備え、メモリ３２ａは後述される起動パターンテーブル４２を格納する。
【００４９】
図５は、本発明の第二の実施の形態に係る起動パターンを示すグラフである。図５に示されるように、本実施の形態において、モータ１の起動時に制御部３０ａが参照する起動パターンは複数用意される。図３に示された場合と同様に、各起動パターンにおいて、平均デューティ比は、時間的に徐々に増加するように制御される。起動パターンＰ１によれば、起動時においてＤ０であった平均デューティ比は、時間ｔｓまでにＤ１まで徐々に増加する（図中の線Ｐ１を参照）。起動パターンＰ２によれば、起動時においてＤ０であった平均デューティ比は、時間ｔｓまでにＤ１まで徐々に増加する（図中の線Ｐ２を参照）。起動パターンＰ３によれば、起動時においてＤ０であった平均デューティ比は、時間ｔｓまでにＤ１まで徐々に増加する（図中の線Ｐ３を参照）。起動パターンＰ４によれば、起動時においてＤ０であった平均デューティ比は、時間ｔｓまでにＤ1まで徐々に増加する（図中の線Ｐ４を参照）。このような起動パターンが、例えば１０種類用意される。各起動パターンにおいて、平均デューティ比は、一定の割合で増加するように制御されてもよい。また、各起動パターンにおいて、平均デューティ比は、段階的に増加するように制御されてもよい。
【００５０】
図６は、メモリ３２ａに記憶される起動パターンテーブル４２の構成を示す表である。図６に示されるように、起動パターンテーブル４２は、複数の入力電圧と上述の複数の起動パターンとを対応づけて格納する。制御部３０ａ（ＣＰＵ３１）は、電圧検出回路２０によって入力電圧が検出されると、この起動パターンテーブル４２を参照し、複数の起動パターンから１つの起動パターンを選択する。例えば、電圧検出回路２０によって検出された入力電圧が３００Ｖから３５０Ｖの範囲内にあった場合、制御部３０ａは、図５に示された起動パターンＰ１を選択する。また、検出された入力電圧が２５０Ｖから３００Ｖの範囲内にあった場合、制御部３０ａは起動パターンＰ２を選択する。また、検出された入力電圧が２００Ｖから２５０Ｖの範囲内にあった場合、制御部３０ａは起動パターンＰ３を選択する。また、検出された入力電圧が１５０Ｖから２００Ｖの範囲内にあった場合、制御部３０ａは起動パターンＰ４を選択する。そして、制御部３０ａは、選択した１つの起動パターンに従って、平均デューティ比を増加させる。
【００５１】
本実施の形態に係るモータ１の起動方法は以下の通りである。まず、電圧検出回路２０は、インバータ１５に入力される入力電圧を検出し、その入力電圧を示す電圧信号Ｓ２を制御部３０ａに出力する。次に、第一の実施の形態の場合と同様に、制御部３０ａは、その入力電圧の値に基づいてキャリア周波数を設定する。例えば、検出された入力電圧と設定されるキャリア周波数が正の相関を持つように、キャリア周波数が設定される。また、制御部３０ａは、メモリ３２ａに格納された起動パターンテーブル４２を参照して、入力電圧に基づいて複数の起動パターンから１つの起動パターンを選択する。そして、制御部３０ａは、選択した１つの起動パターンに従って、平均デューティ比を増加させる。このように、複数の起動パターンから適当な起動パターンが選択されるので、モータ１の起動が失敗する確率が低減される。
【００５２】
モータ駆動装置１０ａに過電流が流れ、モータ１の起動が失敗した場合、制御部３０ａは、電流検出回路７０が出力する電流信号Ｓ４から「起動失敗」を検知する。この時、制御部３０ａは、第一の実施の形態の場合と同様に、キャリア周波数を更に変更する。具体的には、制御部３０ａは、キャリア周波数を更に増加させる。キャリア周波数が変更された後、制御部３０ａは、上述の選択した１つの起動パターンに従って平均デューティ比を増加させ、起動処理を再試行する。モータ１が起動するまで、このようなモータ起動の試行が繰り返される。初回の試行におけるキャリア周波数をｆ０とし、試行毎に変更されるキャリア周波数の値をδｆとすると、ｎ回目（ｎは自然数）の試行におけるキャリア周波数ｆｎは、例えばｆｎ＝ｆ０＋（ｎ−１）δｆで与えられる。以上の起動処理によりモータ１の起動が成功した場合、モータ１は閉ループ制御によって運転され始める。
【００５３】
本実施の形態において、ある起動パターンに従った起動処理が失敗した場合、他の起動パターンに従った起動処理が再試行されてもよい。つまり、モータ１の起動処理は、まず、図５に示された複数の起動パターンのうちいくつかの起動パターンに従って実行されてもよい。その起動処理にも関わらずモータ１が起動しなかった場合、上述のようにキャリア周波数が変更され始める。
【００５４】
以上に説明された本実施の形態に係るモータ駆動装置１０ａ及びモータ１の起動方法による効果は次の通りである。すなわち、入力電圧と図６に示された起動パターンテーブル４２に基づき、複数の起動パターン（図５参照）から適当な起動パターンが選択されるので、第１回目の起動処理においてモータ１の起動が失敗する確率が低減される。また、入力電圧が比較的大きい場合、モータ１の起動時におけるキャリア周波数は、通常運転時の場合より大きく設定される。更に、モータ１の起動が失敗した場合、キャリア周波数は、更に大きくなるように設定され、起動処理が再度実行される。これらのことにより、一つの駆動電圧パルスが印加される期間にモータ駆動装置１０ａを流れる電流のピーク値は、抑制される。よって、過電流によりモータ１の起動が失敗する確率が低減される。これらにより、モータ１の起動時間が短縮され、モータ１の起動遅延が防止される。従って、本発明によるモータ駆動装置１０ａの信頼性は向上する。
【００５５】
（第三の実施の形態）
図７は、本発明の第三の実施の形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。図７において、図４に示された構成と同じ構成には同一の符号が付与され、その説明は適宜省略される。本実施の形態に係るモータ駆動装置１０ｂは、インバータ１５の動作を制御する制御部３０ｂを備える。この制御部３０ｂは、ＣＰＵ３１とメモリ３２ｂを備え、メモリ３２ｂは起動パターンテーブル４２と後述される起動履歴テーブル４３とを格納する。起動パターンテーブル４２は、図６に示されたものと同様である。また、モータ駆動装置１０ｂは、温度検出器８０を更に備える。この温度検出器８０は、モータ１の温度を計測し、その温度を示す温度信号Ｓ５を制御部３０ｂに出力する。
【００５６】
図８は、メモリ３２ｂに記憶される起動履歴テーブル４３の構成を示す表である。図８に示されるように、起動履歴テーブル４３は、モータ１の起動に成功した際の起動条件と制御部３０ｂの出力を対応づけて格納している。その起動条件として、例えば、電圧検出回路２０が検出した入力電圧、及び温度検出器８０が検出したモータ温度が挙げられる。制御部３０ｂの出力として、起動パターンとキャリア周波数が挙げられる。その起動パターンは、図５に示された複数の起動パターンのいずれかに対応する。例えば、検出された入力電圧がＶ１、検出されたモータ温度がＴ１である場合、起動パターンとしてＰ１が指定され、キャリア周波数としてｆ１が指定される。その他の場合も同様である。この起動条件は、所定の範囲を有してもよい。つまり、所定の範囲の入力電圧及び所定の範囲のモータ温度が、起動パターンとキャリア周波数に対応していてもよい。
【００５７】
この起動履歴テーブル４３の内容は、モータ１の起動が成功する度に更新される。つまり、制御部３０ｂは、モータ１の起動が成功した場合、その時の入力電圧、モータ温度、使用された起動パターン及びキャリア周波数を書き加える。また、起動履歴テーブル４３は、入力電圧、モータ温度、起動パターン、キャリア周波数と、それらの条件を用いた場合の起動成功率とを対応付けて格納してもよい。その場合、制御部３０ｂは、モータ１の起動が成功した際、その時の入力電圧、モータ温度、使用された起動パターン及びキャリア周波数に対応する欄の成功率を更新する。
【００５８】
本実施の形態に係るモータ１の起動方法は以下の通りである。まず、電圧検出回路２０は、インバータ１５に入力される入力電圧を検出し、その入力電圧を示す電圧信号Ｓ２を制御部３０ｂに出力する。また、温度検出器８０は、モータ１の温度を検出し、そのモータ温度を示す温度信号Ｓ５を制御部３０ｂに出力する。制御部３０ｂは、検出された入力電圧及びモータ温度に基づき、起動履歴テーブル４３を参照して、キャリア周波数を決定する。そして、第一の実施の形態の場合と同様に、制御部３０ｂは、ある起動パターンに従って、平均デューティ比を増加させる。メモリ３２ｂが第二の実施の形態の場合と同様に起動パターンテーブル４２を有する場合、制御部３０ｂは、検出された入力電圧及びモータ温度に基づき、複数の起動パターンから１つの起動パターンを選択する。そして、制御部３０ｂは、選択した１つの起動パターンに従って、平均デューティ比を増加させる。このように、モータ１の起動時に、過去の成功したモータ起動処理の条件が参照されるので、モータ１の起動が失敗する確率が低減される。
【００５９】
モータ駆動装置１０ｂに過電流が流れ、モータ１の起動が失敗した場合、制御部３０ｂは、電流検出回路７０が出力する電流信号Ｓ４から「起動失敗」を検知する。この時、制御部３０ｂは、第一の実施の形態の場合と同様に、キャリア周波数を更に変更する。具体的には、制御部３０ｂは、キャリア周波数を更に増加させる。キャリア周波数が変更された後、制御部３０ｂは、上述の選択した起動パターンに従って平均デューティ比を増加させ、起動処理を再試行する。モータ１が起動するまで、このようなモータ起動の試行が繰り返される。以上の起動処理によりモータ１の起動が成功した場合、モータ１は閉ループ制御によって運転され始める。同時に、制御部３０ｂは、起動履歴テーブル４３の内容を更新する。
【００６０】
尚、起動履歴テーブル４３に示される起動条件は、電圧検出回路２０が検出した入力電圧だけであってもよい。つまり、起動履歴テーブル４３は、モータ１の起動に成功した際の入力電圧と制御部３０ｂの出力を対応づけて格納してもよい。この時、制御部３０ｂは、検出された入力電圧に基づき、起動履歴テーブル４３を参照して、キャリア周波数及び起動パターンを決定する。
【００６１】
以上に説明された本実施の形態に係るモータ駆動装置１０ｂ及びモータ１の起動方法による効果は次の通りである。すなわち、検出された入力電圧やモータ温度などに基づき、図８に示された起動履歴テーブル４３を参照して、最適なキャリア周波数や起動パターンが選択されるので、第１回目の起動処理においてモータ１の起動が失敗する確率が低減される。また、モータ１の起動が失敗した場合、キャリア周波数は、更に大きくなるように設定され、起動処理が再度実行される。これにより、一つの駆動電圧パルスが印加される期間にモータ駆動装置１０ｂを流れる電流のピーク値は、抑制される。よって、過電流によりモータ１の起動が失敗する確率が低減される。これらのことにより、モータ１の起動時間が短縮され、モータ１の起動遅延が防止される。従って、本発明によるモータ駆動装置１０ｂの信頼性は向上する。
【００６２】
また、起動履歴テーブル４３は、モータ１の起動が成功する度に、その時の起動条件等を用いて更新される。このように、本実施の形態に係るモータ駆動装置１０ｂによれば、制御部３０ｂが学習機能を有するので、センサ精度や設置位置などの装置の個体差に影響されず、安定したモータ起動が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明の第一の実施の形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明に係るモータ駆動における電圧パルスのタイミングを示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の第一の実施の形態に係るモータの起動パターンを示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の第二の実施の形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の第二の実施の形態に係るモータの起動パターンを示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の第二の実施の形態に係る起動パターンテーブルの構成を示す表である。
【図７】図７は、本発明の第三の実施の形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の第三の実施の形態に係る起動履歴テーブルの構成を示す表である。
【符号の説明】
【００６４】
１    モータ
１０    モータ駆動装置
１１    ＡＣ電源
１２    リアクトル
１３    コンバータ
１４    コンデンサ
１５    インバータ
２０    電圧検出回路
３０    制御部
３１    ＣＰＵ
３２    メモリ
４１    起動パターンデータ
４２    起動パターンテーブル
４３    起動履歴テーブル
５０    駆動回路
６０    位置センサ
７０    電流検出回路
８０    温度検出器
【図１】
2005237094.tif 000003
【図２】
2005237094.tif 000004
【図３】
2005237094.tif 000005
【図４】
2005237094.tif 000006
【図５】
2005237094.tif 000007
【図６】
2005237094.tif 000008
【図７】
2005237094.tif 000009
【図８】
2005237094.tif 000010