(57)【要約】【課題】角度検出器を用いないモータ制御装置において、低速度域でも回転速度を精度よく制御できるとともに、演算負荷が極端に大きくなる、あるいは、ハードウェア構成が複雑化するのを防ぐことができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータＭの電機子電流に基づいて推定される推定回転速度と、目標回転速度との偏差が小さくなるように前記モータの回転速度を制御する第１速度制御部４１と、前記モータ＜の回転速度をフィードフォワード制御する第２速度制御部４２と、前記第１速度制御部４１及び前記第２速度制御部４２のいずれによって前記モータＭの回転速度を制御するかを前記モータＭの推定回転速度に応じて切り替える制御モード切替部５と、を備えた。【選択図】図２
2013121280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの電機子電流に基づいて推定される推定回転速度と、目標回転速度との偏差が小さくなるように前記モータの回転速度を制御する第１速度制御部と、
前記モータの回転速度をフィードフォワード制御する第２速度制御部と、
前記第１速度制御部及び前記第２速度制御部のいずれによって前記モータの回転速度を制御するかを前記モータの推定回転速度に応じて切り替える制御モード切替部と、を備え、
前記制御モード切替部が、前記モータの推定回転速度の絶対値が所定値以上である場合は前記第１速度制御部に前記モータの回転速度を制御させ、前記モータの推定回転速度の絶対値が所定値よりも小さい場合には前記第２速度制御部に前記モータの回転速度を制御させることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記第１速度制御部が、前記推定回転速度と前記目標回転速度の偏差が小さくなるように、目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値を生成するように構成されており、
前記第２速度制御部が、目標ｄ軸電流値をゼロとして生成するとともに、前記推定回転速度を用いずに目標ｑ軸電流値を生成するように構成されている請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記目標ｑ軸電流値が、前記モータの回転速度の絶対値が前記所定値となる切替回転速度となったときに必要とされるトルクに基づいて生成される請求項２記載のモータ制御蔵置。
【請求項４】
前記トルクが、周囲温度又は前記切替回転速度に基づいて補正される請求項３記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記制御モード切替部が、前記第２速度制御部による回転速度の制御から前記第１速度制御部による回転速度の制御へと切り替える場合のみ、前記モータの回転速度の絶対値が所定値となった時点から所定時間の間に切替のための移行期間が設定されている請求項１、２、３又は４記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記モータの起動時において、前記モータの起動時回転速度を取得する起動時回転速度取得部を更に備え、
前記起動時回転速度取得部で取得される起動時回転速度が、最終目標回転速度に対して回転方向が逆向きであり、かつ、その絶対値が前記所定値よりも大きい場合には、前記制御モード切替部が、前記第１速度制御部によりモータの回転速度の制御を開始させるように構成した請求項１、２、３、４又は５記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記モータの電機子電流を測定するためのシャント抵抗の抵抗値が、測定される流量値に応じて変更される請求項１、２、３、４、５又は６記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンコーダやホール素子を用いずにモータの電機子電流に基づいて回転速度を推定して回転速度を制御する、いわゆる、センサレス制御を用いたモータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、エアコンやファン等に用いられる永久磁石同期モータはロータの位置に応じて、印加される電流や電圧を適宜制御していく必要がある。従来、エンコーダやホールセンサ等の角度検出器によりロータの回転角を検出し、回転速度の制御が行われていたが、製造コストの低減や、モータのさらなる小型化等を目的として角度検出器を用いずにモータの回転速度を制御するようになっている。
【０００３】
特に家電製品等の分野においては、角度検出器を用いないセンサレスベクトル制御が用いられることが多くなっている。このセンサレスベクトル制御は、モータの電機子電流を検出し、モータ電圧方程式等に基づいて現在の回転速度や回転角を推定し、推定された推定回転速度と目標回転速度の偏差が小さくなるように制御するものである。
【０００４】
ところで、モータの電機子電流による回転速度の推定を行うと、モータの回転速度が高速である場合にはノイズに対して電機子電流の値が非常に大きいため精度のよい推定回転速度を得ることができるが、モータの回転速度が低速になると、測定される電流値に対するノイズの割合が大きくなるため、実際の回転速度に対する推定回転速度の誤差は大きくなってしまう。従って、センサレスベクトル制御は、モータが高速域で回転している場合にはうまく機能するが、低速域においては推定回転速度に大きな誤差が含まれているため不安定になりやすい。特に、モータが逆回転している状態から正回転する状態まで変化させる場合は上述した低速域での問題がより顕著になる。すなわち、０速度を通過するような速度変化をセンサレスベクトル制御によって精度よく実現するのは難しい。
【０００５】
上述したような低速域におけるセンサレスベクトル制御の問題を解決するために、特許文献１では、低速域におけるモータの電機子電流の検出精度を向上させる方法が示されている。このものは、ゼロに近い低速回転速度において、目標ｄ軸電流値をある値まで回転数に応じて増加させることにより、電流検出精度を向上させ、ひいては低速域における推定回転速度の精度を向上させ、センサレスベクトル制御を低速域でも使えるようにすることを試みている。
【０００６】
また、低速域での電機子電流の検出精度を向上させるために印加される電流に高周波を重畳させることもある。
【０００７】
さらに、特許文献２のモータ制御装置では、第１の磁束演算器においてある演算時刻と次の演算時刻の間に仮想の中間演算時刻を設けて、その中間演算時刻における磁束演算を行い、第２磁束演算部において、第１磁束演算部において算出された磁束に基づいてより厳密に磁束変化を算出できるようにして、精度を向上させようとしている。
【０００８】
しかしながら、上述したような方法を用いてもセンサレスベクトル制御による低速域の制御を精度良く行うことは難しく、また、十分な精度が得られたとしても特許文献２のモータ制御装置のように演算部を複数設ける必要がある等演算負荷の大きいものとなり、実装しにくくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】２００５−１１０４７０号公報
【特許文献２】２００８−２７１７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、角度検出器を用いないモータ制御装置において、低速度域でも回転速度を精度よく制御できるとともに、演算負荷が極端に大きくなる、あるいは、ハードウェア構成が複雑化するのを防ぐことができるモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明のモータ制御装置は、モータの電機子電流に基づいて推定される推定回転速度と、目標回転速度との偏差が小さくなるように前記モータの回転速度を制御する第１速度制御部と、前記モータの回転速度をフィードフォワード制御する第２速度制御部と、前記第１速度制御部及び前記第２速度制御部のいずれによって前記モータの回転速度を制御するかを前記モータの推定回転速度に応じて切り替える制御モード切替部と、を備え、前記制御モード切替部が、前記モータの推定回転速度の絶対値が所定値以上である場合は前記第１速度制御部に前記モータの回転速度を制御させ、前記モータの推定回転速度の絶対値が所定値よりも小さい場合には前記第２速度制御部に前記モータの回転速度を制御させることを特徴とする。
【００１２】
このようなものであれば、高速域においてはセンサレスベクトル制御により精度よく回転速度を目標回転速度に追従させることができるとともに、低速域においてもフィードフォワード制御で制御することにより、誤差を含む推定回転速度を用いていることがないので、精度よく回転速度を制御することができるようになる。
【００１３】
また、所定の回転速度となった時点で、第１速度制御部と第２速度制御部を切り替えるだけであるので、簡単な制御機構で追従精度を高めることができる。つまり、演算負荷が極端に大きくなることがなく、モータ制御装置の製造コストが上昇するのを防ぐことができる。
【００１４】
第１速度制御部から第２速度制御部への切り替え時、すなわち、高速回転域から低速回転域に移行する際に特別な処理を行うことなく、制御モードの切り替えを行うことができるようにするには、前記第１速度制御部が、前記推定回転速度と前記目標回転速度の偏差が小さくなるように、目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値を生成するように構成されており、前記第２速度制御部が、目標ｄ軸電流値をゼロとして生成するとともに、前記推定回転速度を用いずに目標ｑ軸電流値を生成するように構成されていればよい。
【００１５】
低速回転域においては、モータにかかる負荷に応じた出力だけが出力され、高速回転域までスムーズに回転速度が制御できるようにするには、電機子電流により推定される推定回転速度がフィードバックされないように構成されており、予め定められている加速時間や、風等の概略に対向して加速するのに必要な最低限のトルクが発生するように目標ｄ軸電流値はゼロとしつつ、目標ｑ軸電流値を生成すればよい。なお、目標ｑ軸電流値は、所定の値を保つように設定してもよいし、加速時間や目標回転速度と推定回転速度の偏差にＰＩＤ演算等を行って定めてもよい。
【００１６】
前記第１速度制御部から第２速度制御部への切り替え時に異音が生じたり、回転速度が大きく変動したりするのを防ぐには、記目標ｑ軸電流値が、前記モータの回転速度の絶対値が前記所定値となる切替回転速度となったときに必要とされるトルクに基づいて生成されるものであればよい。
【００１７】
さらに、周囲環境の変化によりモータ特性が変わったとしても制御モードの切り替え時における変動を低減できるようにするには、前記トルクが、周囲温度又は前記切替回転速度に基づいて補正されるものであればよい。
【００１８】
低速域から高速域に突入し、制御モードが切り換えられる際の変動を可及的に低減するには、前記制御モード切替部が、前記第２速度制御部による回転速度の制御から前記第１速度制御部による回転速度の制御へと切り替える場合のみ、前記モータの回転速度の絶対値が所定値となった時点から所定時間の間に切替のための移行期間が設定されていればよい。
【００１９】
電流がモータに印加されていない状態で、外力によりモータが回転している状態からスムーズに所望の目標回転速度まで到達させることを容易にするには、前記モータの起動時において、前記モータの初期回転速度を取得する初期回転速度取得部を更に備え、前記初期回転速度取得部で取得される初期回転速度が、最終目標回転速度に対して回転方向が逆向きであり、かつ、その絶対値が前記所定値よりも大きい場合には、前記制御モード切替部が、前記第１速度制御部によりモータの回転速度の制御を開始させるように構成したものであればよい。
【００２０】
電機子電流から推定される推定回転速度が十分な精度を持つ範囲を広げて、前記第２速度制御部による制御が行われる回転速度領域を狭くし、できるだけ広い回転速度の範囲でセンサレスベクトル制御を行えるようにしてより厳密な回転速度制御を可能とするには、前記モータの電機子電流を測定するためのシャント抵抗の抵抗値が、測定される流量値に応じて変更されるものであればよい。
【発明の効果】
【００２１】
このように本発明のモータ制御装置によれば、回転速度が高速域にある場合にはセンサレスベクトル制御を適用し、低速域においてはフィードフォワード制御を適用することにより、全回転速度領域において精度よく回転速度を制御する事が可能となる。しかも、モータ制御装置における演算も複雑化することがなく、演算負荷も小さいものとすることができるので、製造コストの上昇を招きにくい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモータ制御装置を用いた室外機。
【図２】第１実施形態におけるモータ制御装置のセンサレスベクトル制御時の状態を示す機能ブロック図。
【図３】第１実施形態におけるモータ制御装置のフィードフォワード制御時の状態を示す機能ブロック図。
【図４】第１実施形態のモータ制御装置による制御モードの切り替え、及び、ｄ軸、ｑ軸に印加される電流値の変化を示すグラフ。
【図５】第１実施形態におけるｑ軸印加電圧の変化と、モータ回転速度の変化を示すグラフ。
【図６】本発明の第２実施形態におけるｑ軸印加電圧の変化と、モータ回転速度の変化を示すグラフ。
【図７】本発明のその他の実施形態に係るモータ電機子電流を測定するためのシャント抵抗の構成を示す模式図。
【図８】本発明のその他の実施形態に係るモータ電機子電流を測定するためのシャント抵抗の更に別の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
第１実施形態のモータ制御装置１００は、図１に示すようにエアコンの室外機２００において熱交換器に送風するために用いられるプロペラファンＰの回転数の制御に用いられるものである。より具体的には、前記室外機２００は、概略直方体形状のものであり、その上面に放射状桟Ｇと、プロペラファンＰと、プロペラファンＰに回転軸が接続された永久磁石同期モータＭ（以下モータＭとする）と、前記モータＭの回転数を制御するためのモータ制御装置１００と、を備えたものである。この室外機２００では、室外機２００筐体の側面から風が導入され、上部へと出ていくように風路が形成されており、前記プロペラファンＰは、回転速度が制御されている間は、常に所定の方向にのみ回転するようにして用いられる。なお、室外機２００においてプロペラファンＰは所定の回転速度よりも高い速度を保つことを目的に使用されるものであり、低速回転を維持することはほとんどない。
【００２５】
以下の説明では、前記プロペラファンＰの規定の回転方向を正方向とし、規定の回転方向とは逆向きの回転方向を負方向と定義する。
【００２６】
前記室外機２００のプロペラファンＰは風等により、モータＭを起動する前の状態において静止しておらず負方向に勝手に回転している場合がある。このように外力によってモータＭが予め負方向に回転している場合であっても、所望の正方向の回転速度までスムーズに制御することを第１実施形態のモータ制御装置１００は目的としている。
【００２７】
前記モータＭと前記モータ制御装置１００の周辺について更に詳述すると、図２及び図３に示すように、前記モータＭは、ＡＣ電源Ｓ、ダイオード整流器Ｄ、インバータＩＮＶからなる駆動回路に接続されており、前記モータ制御装置１００は、前記モータＭの電機子電流から現在の回転速度を推定し、推定された推定回転速度ω＾と目標回転速度ω_ｒｅｆとの偏差が小さくなるように前記インバータＩＮＶ内のスイッチング素子の開閉を制御できるように構成してある。なお、前記モータＭにはエンコーダやホールセンサ等は設けられておらず、直接モータＭの回転角や回転速度を検出は行われないため、いわゆるセンサレス制御により回転速度は制御される。
【００２８】
前記モータ制御装置１００は、入出力インターフェース、演算回路、メモリ等から構成されるいわゆるＭＰＵやマイコン等であり、前記メモリに格納されているプログラムを実行することによって以下に詳述するモータ制御の機能を発揮するものである。
【００２９】
前記モータ制御装置１００は、図２及び図３に示すように少なくとも、３相／２相変換部１、位置誤差演算部２、速度推定オブザーバ３、速度制御部４、制御モード切替部５、電流制御部６、位置算出部７、２相／３相変換部８、ＰＷＭ計算部９、目標回転速度プロファイル生成部（図示しない）、起動時回転速度取得部（図示しない）としての機能を発揮するように構成してある。
【００３０】
各部について説明する。なお、図２は高速域におけるモータ制御装置１００の状態を示すブロック図であり、図３は低速域におけるモータ制御装置１００の状態を示すブロック線図である。
【００３１】
前記３相／２相変換部１は、３相の電機子電流をｄ軸、q軸電流値ｉｄ、ｉｑに変換するものである。より具体的には前記インバータＩＮＶから前記モータＭのu相電源線、ｖ相電源線、ｗ相電源線に流される各相の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗからｄ軸、q軸電流値ｉｄ、ｉｑに変換している。
【００３２】
前記位置誤差演算部２は、前記３相／２相変換部１から出力されるｄ軸、q軸電流値ｉｄ、ｉｑとモータ電圧方程式に基づいてロータの推定位置と実際のロータ位置との誤差である位置誤差Δθを推定算出するものである。
【００３３】
前記速度推定オブザーバ３は、前記位置誤差演算部２において推定された位置誤差Δθがゼロとなるように例えばＰＬＬ演算を施してモータＭの回転速度（回転数）を推定するものである。
【００３４】
前記速度制御部４は、後述する目標回転速度プロファイル生成部により生成される目標回転速度ω_ｒｅｆに応じて、目標ｄ軸電流値、目標ｑ軸電流値ｉｄ_ｒｅｆ、ｉｑ_ｒｅｆを生成するものである。第１実施形態では、前記速度制御部４は、高速域速度制御部４１と、低速域速度制御部４２のそれぞれ制御方式の異なる要素から構成してあり、前記制御モード切替部５により前記モータＭの推定回転速度ω＾に応じて高速域速度制御部４１及び低速域速度制御部４２のいずれによってモータＭの回転速度の制御を行うのかが選択される。
【００３５】
前記高速域速度制御部４１は、請求項での第１速度制御部に相当するものであり、推定回転速度ω＾の絶対値が所定値ω１よりも大きい場合の回転速度制御を担当するものである。そして、この高速域速度制御部４１は目標回転速度ω_ｒｅｆと、電機子電流に基づいて推定される推定回転速度ω＾の偏差が小さくなるように回転速度を制御する。より具体的には、図２に示すように前記高速域速度制御部４１は、目標回転速度ω_ｒｅｆと推定回転速度ω＾の偏差に基づいて目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値生成するものである。このように高速域速度制御部４１が使用されている場合には、前記モータ制御装置１００はセンサレスベクトル制御部によりモータＭの回転速度を制御していることになる。
【００３６】
前記低速域速度制御部４２は、請求項での第２速度制御部に相当するものであり、推定回転速度ω＾の絶対値が所定値ω１よりも小さい場合の回転速度制御を担当するものである。前記低速域速度制御部４２は、目標回転速度ω_ｒｅｆに基づいてモータＭの回転速度をフィードフォワード制御するものである。より具体的には、図３に示すように前記低速域速度制御部４２は、電機子電流により推定される推定回転速度ω＾がフィードバックされないように構成されており、予め定められている加速時間や、風等の概略に対向して加速するのに必要な最低限のトルクが発生するように目標ｄ軸電流値ｉｄ_ｒｅｆはゼロとしつつ、目標ｑ軸電流値ｉｑ_ｒｅｆを生成するものである。なお、目標ｑ軸電流値ｉｑ_ｒｅｆは、所定の値を保つように設定してもよいし、加速時間や目標回転速度ω_ｒｅｆと推定回転速度ω＾の偏差ω_ｅｒｒにＰＩＤ演算等を行って定めてもよい。
【００３７】
前記制御モード切替部５は、推定回転速度ω＾の絶対値が所定値ω１よりも大きい場合には、前記高速域速度制御部４１に切り替え、推定回転速度ω＾の絶対値が所定値ω１よりも小さい場合には前記低速域速度制御部４２に切り替えることにより、制御モードの切り替えを行うものである。ここで、前記所定値ω１は、推定回転速度ω＾と真の回転速度とが略一致している高速域と、推定回転速度ω＾と真の回転速度の誤差が許容値以上となる低速域の境界に基づいて定めてある。
【００３８】
前記電流制御部６は、前記速度制御部４により生成された目標ｄ／ｑ軸電流値ｉｄ_ｒｅｆ、ｉｑ_ｒｅｆと前記３相／２相変換部１から出力される測定ｄ／ｑ軸電流値ｉｄ、ｉｑの偏差ｉｄ_ｅｒｒ、ｉｑ_ｅｒｒが小さくなるように前記モータＭに印加するｄ／ｑ軸印加電圧Ｖｄ、Ｖｑを生成するものである。
【００３９】
前記２相／３相変換部８は、前記電流制御部６から出力されるｄ／ｑ軸印加電圧Ｖｄ、Ｖｑと、前記位置算出部７において推定回転速度ω＾を積分演算して得られる推定回転角θ＾に基づいて前記モータＭに印加すべきｕ／ｖ／ｗ相の電圧値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを算出するものである。
【００４０】
前記ＰＷＭ計算部９は、前記２相／３相変換部８から出力されたｕ／ｖ／ｗ相の電圧値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを前記モータＭに印加できるように前記インバータＩＮＶのスイッチング素子を制御するＰＷＭ信号Ｓｐｗｍを生成するものである。
【００４１】
前記目標回転速度プロファイル生成部は、最終目標回転速度と、現時点での推定回転速度ω＾とに基づいて、目標回転速度ω_ｒｅｆのプロファイルを生成するものである。例えば、モータＭの性能や外部条件等に基づいた加速時間やトルクの制限から適宜プロファイルは生成される。
【００４２】
前記起動時回転速度取得部は、前記モータＭの起動時における回転速度を前記速度推定オブザーバ３から出力される推定回転速度ω＾に基づいて取得するものである。このものは、推定回転速度ω＾の絶対値が所定値ω１よりも大きい場合には、その推定回転速度ω＾を採用するとともに、推定回転速度ω＾の絶対値が所定値ω１よりも小さい場合には、誤差が大きいことから前記モータＭの回転速度はゼロになっていると判定するようにしてある。
【００４３】
このように構成されたモータ制御装置１００において、起動時に風によってプロペラファンＰが負方向に回転している状態から最終目標回転速度まで加速していく場合の動作について図４のグラフを参照しながら説明する。
【００４４】
まず、前記起動時回転速度取得部によりモータＭの回転速度の取得が行われる。この場合外力によりモータＭが負方向に所定値ω１よりも大きい絶対値で回転していることが検出されたので、前記制御モード切替部５は、高速域速度制御部４１によるセンサレスベクトル制御により制御が開始するように切り替えを行う。また、前記目標回転速度ω_ｒｅｆプロファイル生成部は、前記起動時回転速度取得部で取得された負方向の起動時回転速度と、正方向の回転速度である最終目標回転速度とに基づいて、図４のグラフに示すような目標回転速度プロファイルを生成する。
【００４５】
次に、起動時回転速度から−ω１までの高速域の間は前記高速域速度制御部４１によるセンサレスベクトル制御が継続されることになる。
【００４６】
前記モータＭの推定回転速度ω＾が、−ω１に到達すると前記制御モード切替部５は、高速域速度制御部４１から前記低速域速度制御部４２へと制御モードの切り替えを行う。この際、特に待機時間等は設けておらず、連続的に制御モードの切り替えが行われる。回転速度が−ω１からωまでの低速域の間、すなわち、次に前記速度推定オブザーバ３が推定回転速度ω＾としてω１を出力するまでの間は、推定回転速度ω＾は制御系においてフィードバックされず、前記低速域速度制御部４２によるフィードフォワード制御が継続される。
【００４７】
前記速度推定オブザーバ３から出力される推定回転速度ω＾がω１となった時点で、前記制御モード切替部５は、高速域速度制御部４１、低速域速度制御部４２のいずれによる制御も行わない移行期間を所定時間継続した後に、低速域速度制御部４２から高速域速度制御部４１への切り替えを行う。このように、低速域から高速域に突入して制御モードがフィードフォワード制御からセンサレスベクトル制御に切り替えられる場合に移行期間を設けておくことにより、制御モードの切り替えをスムーズにすることができ、大きな異音や不連続性を軽減することができる。
【００４８】
以降、最終目標回転速度となるまでの間は前記高速域速度制御部４１によるセンサレスベクトル制御が継続されることになる。
【００４９】
なお、起動時において前記起動時回転速度取得部により取得される推定回転速度ω＾の絶対値がω１よりも小さい場合には、ゼロ速からの通常の起動制御が行われる。この場合、低速域速度制御部４２から速度制御が開始されることになる。
【００５０】
このように第１実施形態のモータ制御装置１００によれば、モータＭの回転速度が高速域にある場合にはセンサレスベクトル制御による制御を行い、モータＭの回転速度が低速域にある場合にはフィードフォワード制御による制御を行うことができるので、全域に亘って回転速度の制御精度を高めることができる。より具体的には、推定回転速度ω＾の信頼性が高くない低速域においてはフィードフォワード制御により推定回転速度ω＾を用いないようにしているので、特に低速域における精度や安定性を高めることができる。
【００５１】
また、非常に簡単な制御構成であるので、高速域から低速域に突入する際に余分なシーケンスを必要とせず、特別な処理を必要としないので、ソフトウェア処理負荷の増大が無い。また、目標ｄ軸電流値を風等の外力に応じて変化させることも可能であり、余分な電力を消費せずに、逆回転方向から正回転方向への所定の回転数まで滑らかに移行可能である。
【００５２】
次に第２実施形態のモータ制御装置１００について説明する。
【００５３】
第２実施形態では、低速域におけるフィードフォワード制御から、高速域におけるセンサレスベクトル制御に切り替えを行う際の接続をより滑らかにするための構成を更に備えたものである。
【００５４】
より具体的には、前記低速域速度制御部４２により生成される前記目標ｑ軸電流値ｉｑ_ｒｅｆが、前記モータＭの回転速度の絶対値が前記所定値となる切替回転速度となったときに必要とされるトルクに基づいて生成されて最適化されている点が第１実施形態とは異なっている。
【００５５】
図５に示すように、前記低速域速度制御部４２により設定される目標ｑ軸電流値が最適化されていない場合、制御モードの切り替え時にモータＭの回転速度が大きく変動してしまう。
【００５６】
そこで、第２実施形態の低速域速度制御部４２は、−ω１となった時のトルクと、ω１となる時に必要とされるトルクに基づいて目標ｑ軸電流を最適化している。より具体的には、−ω１の速度を短時間（１秒程度）維持し、その際にモータＭに印加されている電流に基づいて−ω１におけるトルクが算出される。ω１におけるトルクは予め算出してあり、その値はメモリに記憶してある。
【００５７】
これらのトルクの算出には、以下の式が用いられる。
【数１】
2013121280.tif 000003
【数２】
2013121280.tif 000004
【００５８】
これらの式を用いて算出されるトルクから、切替回転速度ω１における各制御モードにより出力されるトルクが略一致するように前記目標ｑ軸電流値を設定する。
【００５９】
なお、温度が変化した場合や軸同力が変化した場合には予め記憶されている軸動力を以下の式に基づいて補正する。
【数３】
2013121280.tif 000005
【数４】
2013121280.tif 000006
【００６０】
ここで、Ｔ：温度、Ｌ：軸動力、Ｎ：回転数である。
【００６１】
このようにして、最適化された目標ｑ軸電流値を用いた場合、図６のグラフに示すように低速域のフィードフォワード制御から高速域のセンサレスベクトル制御に切り替えた際のｑ軸電流の変動を略ゼロとすることができ、ひいてはモータＭ回転速度の変動をより低減することができる。
【００６２】
その他の実施形態について説明する。
【００６３】
センサレスベクトル制御による回転速度の制御をより広い速度帯域において行えるようにするには、図７、図８に示すように前記モータＭの電機子電流を測定するためのシャント抵抗の抵抗値が、測定される流量値に応じて変更されるように構成すればよい。
【００６４】
図７に示すようにインバータＩＮＶ回路内において各相の電流検出部としてシャント抵抗１１を並列に設置しておき、スイッチにより電流値が小さい場合には片側のシャント抵抗１１にのみ電流が流れるようにし、電流値が大きい場合には両方のシャント抵抗に電流が流れるようにすればよい。例えば、スイッチの切り替えタイミングとしてはＭＡＸ電流の１／２となった時点でスイッチのオンオフを切り替えればよい。また電流実効値の１／２になった場合に全ての相を同じタイミングでスイッチを切り替えてもよいし、相ごとに別々に電流値が１／２となった時点でスイッチをそれぞれ切り替えてもよい。
【００６５】
また、図８に示すように、各相の電流値を測定するためのシャント抵抗１２を２つ直列に接続しておき、それぞれの抵抗における電圧を検出できるように構成してもよい。例えば、Ｕ相における電流値の検出を例として説明すると、ＶＵ１、ＶＵ２の電圧値を同時に前記３相／２相変換部１に取り込むとともに、検出できるＭＡＸ電流の１／２以下の時にはＶＵ１からの値を使用し、それ以外の時にはＶＵ２の値を使用するようにすればよい。
【００６６】
これらのように構成することにより低電流時における検出精度が向上し、ノイズ等による誤差の影響を推定回転速度が受けにくくなる。従って、センサレスベクトル制御を適用できる範囲が広がり、より厳密に回転速度を制御できる範囲を広げることができる。また、前記各実施計形態では、エアコンの室外機に用いられるモータの制御に本発明のモータ制御装置を適用したが、その他のファンモータ等にもこのモータ制御装置を適用することができる。
【００６７】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な変形や実施形態の組み合わせを行うことができる。
【符号の説明】
【００６８】
１００・・・モータ制御装置。
４１  ・・・第１速度制御部
４２  ・・・第２速度制御部
５    ・・・制御モード切替部
【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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