(57)【要約】【課題】電流を検出するための制約が少なくし、簡易な演算処理によりロータの機械角に応じたトルク制御を実現する。【解決手段】  制御装置１８の生成部は、Ｉ／Ｏ３０ａがＰＷＭ波形信号を出力した後にＩ／Ｏ３０ｂが受付けた直流電力の電流値に基づいて、同期モータ１０のロータが少なくとも１回転する期間における交流電力の電流値を推定する。生成部は、電気角に対応するロータの機械角を交流電力の電圧と電流との位相差に基づいて判定する。ＰＷＭ作成部は、生成部がロータの機械角を判定すると、ロータの機械角と交流電力の電圧値とに応じたＰＷＭ波形信号を生成する。【選択図】図１
2009017613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータを有する同期モータと、直流電力の供給を受けて前記同期モータに交流電力を供給するインバータと、前記直流電力の電流値を測定する測定装置と、前記直流電力の電流値に基づいて前記インバータを制御する制御装置とを含む駆動システムに用いられる前記制御装置であって、
前記制御装置は、前記インバータに出力する制御信号を生成するための生成手段を含み、
前記生成手段は、
前記交流電力の電圧値を示す電圧情報を生成するための情報生成手段と、
前記電圧情報に応じた前記制御信号を生成するための信号生成手段とを含み、
前記制御装置は、
前記インバータに前記制御信号を出力するための出力手段と、
前記測定装置から、前記直流電力の電流値の入力を受付けるための受付手段とをさらに含み、
前記生成手段は、
前記出力手段が前記制御信号を出力した後に前記受付手段が受付けた前記直流電力の電流値に基づいて、前記ロータが少なくとも１回転する期間である対象期間における前記交流電力の電流値を推定するための推定手段と、
前記電圧情報が示す前記電圧値と前記推定手段が推定した前記電流値とに基づいて、前記交流電力における電圧と電流との位相差である交流位相差を検出するための位相差検出手段とをさらに含み、
前記制御装置は、前記交流電力における電圧値と電流値とのうち予め定められた一方の電気角に対応付けて前記位相差検出手段が算出した前記交流位相差を記憶するための記憶手段をさらに含み、
前記生成手段は、前記電気角に対応する前記ロータの機械角を前記交流位相差に基づいて判定するための機械角判定手段をさらに含み、
前記信号生成手段は、前記機械角判定手段が前記ロータの機械角を判定すると、前記ロータの機械角と前記電圧情報が示す前記電圧値とに応じた前記制御信号を生成するための手段を含む、制御装置。
【請求項２】
ロータを有する同期モータと、直流電力の供給を受けて前記同期モータに交流電力を供給するインバータと、前記直流電力の電流値を測定する測定装置と、前記直流電力の電流値に基づいて前記インバータを制御する制御装置とを含む駆動システムに用いられる前記制御装置であって、
前記制御装置は、前記インバータに出力する制御信号を生成するための生成手段を含み、
前記生成手段は、
前記交流電力の電圧値を示す電圧情報を生成するための情報生成手段と、
前記電圧情報に応じた前記制御信号を生成するための信号生成手段とを含み、
前記制御装置は、
前記インバータに前記制御信号を出力するための出力手段と、
前記測定装置から、前記直流電力の電流値の入力を受付けるための受付手段とをさらに含み、
前記生成手段は、
前記出力手段が前記制御信号を出力した後に前記受付手段が受付けた前記直流電力の電流値に基づいて、前記ロータが少なくとも１回転する期間である対象期間における前記交流電力の電流値を推定するための推定手段と、
前記電圧情報が示す前記電圧値と前記推定手段が推定した前記電流値とに基づいて、前記交流電力における電圧と電流との位相差である交流位相差を検出するための位相差検出手段とをさらに含み、
前記制御装置は、前記交流電力における電圧値の電気角に対応付けて前記位相差検出手段が算出した前記交流位相差を記憶するための記憶手段をさらに含み、
前記生成手段は、
前記対象期間における少なくとも２種類の前記電気角を前記記憶手段が記憶した前記交流位相差に基づいて選択するための電気角選択手段と、
予め定められた前記電気角と前記機械角との対応関係に基づいて特定される前記機械角の中から、前記電気角選択手段が選択した前記電気角それぞれに対応する前記交流位相差に基づいて、前記電気角選択手段が選択した前記電気角に対応する前記ロータの機械角を選択するための機械角選択手段とをさらに含み、
前記信号生成手段は、前記機械角選択手段が前記ロータの機械角を選択すると、前記ロータの機械角と前記電圧情報が示す前記電圧値とに応じた前記制御信号を生成するための手段を含む、制御装置。
【請求項３】
前記対象期間は、前記ロータが複数回回転する期間であり、
前記機械角選択手段は、同一の前記電気角に対応する前記交流位相差の平均値同士の大小関係に基づいて、前記ロータの機械角を選択するための手段を含む、請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記同期モータは３相４極モータであり、
前記電気角選択手段は、位相差が２πラジアンである２種類の前記電気角を選択するための対応選択手段を含む、請求項２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記対応選択手段は、前記位相差が２πラジアンである２種類の電気角のうち、前記記憶手段において対応付けられた前記交流位相差同士の差が最大になる前記電気角を選択するための手段を含む、請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記機械角選択手段は、前記対象期間における前記交流位相差の最大値と最小値との差が閾値を越えると、前記ロータの機械角を選択するための手段を含む、請求項２に記載の制御装置。
【請求項７】
前記記憶手段は、前記交流位相差に加え、補正値を前記ロータの機械角に対応付けて予め記憶するための手段を含み、
前記信号生成手段は、
前記機械角選択手段が前記機械角を選択するまで、前記電圧情報に応じた前記制御信号を生成するための手段と、
前記電圧情報が示す前記電圧値と前記記憶手段が記憶した前記補正値のうち前記機械角選択手段が選択した前記機械角に対応する値とに応じた前記制御信号を生成するための手段とを含む、請求項２に記載の制御装置。
【請求項８】
ロータを有する同期モータと、直流電力の供給を受けて前記同期モータに交流電力を供給するインバータと、前記直流電力の電流値を測定する測定装置と、前記直流電力の電流値に基づいて前記インバータを制御する制御装置とを含む駆動システムであって、
前記制御装置は、前記インバータに出力する制御信号を生成するための生成手段を含み、
前記生成手段は、
前記交流電力の電圧値を示す電圧情報を生成するための情報生成手段と、
前記電圧情報に応じた前記制御信号を生成するための信号生成手段とを含み、
前記制御装置は、
前記インバータに前記制御信号を出力するための出力手段と、
前記測定装置から、前記直流電力の電流値の入力を受付けるための受付手段とをさらに含み、
前記生成手段は、
前記出力手段が前記制御信号を出力した後に前記受付手段が受付けた前記直流電力の電流値に基づいて、前記ロータが少なくとも１回転する期間である対象期間における前記交流電力の電流値を推定するための推定手段と、
前記電圧情報が示す前記電圧値と前記推定手段が推定した前記電流値とに基づいて、前記交流電力における電圧と電流との位相差である交流位相差を検出するための位相差検出手段とを含み、
前記制御装置は、前記交流電力における電圧値の電気角に対応付けて前記位相差検出手段が算出した前記交流位相差を記憶するための記憶手段をさらに含み、
前記生成手段は、前記電気角に対応する前記ロータの機械角を前記交流位相差に基づいて判定するための機械角判定手段をさらに含み、
前記信号生成手段は、前記機械角判定手段が前記ロータの機械角を判定すると、前記ロータの機械角と前記電圧情報が示す前記電圧値とに応じた前記制御信号を生成するための手段を含む、駆動システム。
【請求項９】
圧縮機を有するヒートポンプと、ロータを有し、かつ前記ロータにより前記圧縮機を駆動する同期モータと、直流電力の供給を受けて前記同期モータに交流電力を供給するインバータと、前記直流電力の電流値を測定する測定装置と、前記直流電力の電流値に基づいて前記インバータを制御する制御装置とを含む熱移動システムであって、
前記圧縮機は、１回転の負荷変動に周期性を有し、
前記制御装置は、前記インバータに出力する制御信号を生成するための生成手段を含み、
前記生成手段は、
前記交流電力の電圧値を示す電圧情報を生成するための情報生成手段と、
前記電圧情報に応じた前記制御信号を生成するための信号生成手段とを含み、
前記制御装置は、
前記インバータに前記制御信号を出力するための出力手段と、
前記測定装置から、前記直流電力の電流値の入力を受付けるための受付手段とをさらに含み、
前記生成手段は、
前記出力手段が前記制御信号を出力した後に前記受付手段が受付けた前記直流電力の電流値に基づいて、前記ロータが少なくとも１回転する期間である対象期間における前記交流電力の電流値を推定するための推定手段と、
前記電圧情報が示す前記電圧値と前記推定手段が推定した前記電流値とに基づいて、前記交流電力における電圧と電流との位相差である交流位相差を検出するための位相差検出手段とを含み、
前記制御装置は、前記交流電力における電圧値の電気角に対応付けて前記位相差検出手段が算出した前記交流位相差を記憶するための記憶手段をさらに含み、
前記生成手段は、前記電気角に対応する前記ロータの機械角を前記交流位相差に基づいて判定するための機械角判定手段をさらに含み、
前記信号生成手段は、前記機械角判定手段が前記ロータの機械角を判定すると、前記ロータの機械角と前記電圧情報が示す前記電圧値とに応じた前記制御信号を生成するための手段を含む、熱移動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、駆動システム、および熱移動システムに関し、特に、トルク脈動を制御できる制御装置、駆動システム、および熱移動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、負荷変動を伴う負荷要素を駆動する同期モータの可変速制御にはインバータが用いられている。周期的な大きな負荷トルク変動を有するものとして、シングルロータリ型圧縮機あるいはレシプロ型圧縮機などが挙げられる。シングルロータリ型圧縮機あるいはレシプロ型圧縮機などは、空気調和機や冷蔵庫などの商品の圧縮機として広く使用されているものである。以下の説明では、これら圧縮機の呼称として、単にシングルロータリ型圧縮機として説明する。
【０００３】
図９はシングルロータリ型圧縮機の特性を示す図である。図９において、実線はロータの機械角（ロータ表面上のある１点に着目したとき、その１点がどこを向いているかを、その向きと、所定の向きと、ロータの中心とでなす角度として示す値。）と負荷トルクとの関係を示す。粗い破線はロータ（モータの回転子）の機械角とモータトルクとの関係を示す。細かい破線はロータの機械角とロータの角速度との関係を示す。シングルロータリ型圧縮機の特徴は、構造が簡単で製造コストが安価であることと、負荷トルク変動が非常に大きいこととである。
【０００４】
シングルロータリ型圧縮機は、冷媒の吸入、圧縮、吐出という圧縮サイクルをロータが１回転している間に順次繰返す。したがって、冷媒が圧縮されているので吐出直前は負荷トルクが大きくなり、冷媒が抜けているので吐出直後は負荷トルクが小さくなる。図９に示すようにモータトルクが一定であると、モータトルクと負荷トルクとの間に差が生じるので、ロータの角速度の変動と圧縮機の大きな振動とが生じる。これらはいずれもシングルロータリ型圧縮機を使用する場合に発生する課題である。
【０００５】
これらの課題を解決するため、ロータの機械角に応じてモータトルクを変化させることが行われている。この対策により、吸入、圧縮、吐出のうちいずれであるかに応じてモータトルクを変化させることが可能となるので、負荷トルクの変動の影響の低減ひいては低圧縮機の振動化を図ることができる。
【０００６】
そのような方法として、特許文献１〜５が知られている。
特許文献１は、４極の同期電動機と、インバータと、回転子位置検出回路と、回転速度検出回路と、トルクパターン記憶部と、機械的位置決定回路と、トルク制御部とを含む制御装置を開示する。４極の同期電動機は負荷を駆動する。インバータは、同期電動機に交流電力を供給する。回転子位置検出回路は、同期電動機の回転子の位置を検出する。回転速度検出回路は、回転子位置検出回路の出力により回転子の速度を算出する。トルクパターン記憶部は、同期電動機の１回転あたりの負荷トルクパターンを記憶する。機械的位置決定回路は、回転速度検出回路の出力により回転子の機械的位置を決定する。トルク制御部は、負荷トルクパターンに基づいて同期電動機の出力トルクを制御する。負荷トルクパターンは、回転子位置検出回路の出力と機械的位置決定回路の出力とに基づいてトルク制御部により選択される。
【０００７】
特許文献１に開示された発明によると、圧縮機の振動検出器を必要としない安価な４極の同期電動機のトルク制御を実現できる。
【０００８】
特許文献２は、電動機と、インバータと、電流値を求める装置と、電動機の回転子位置を検出する装置と、トルク制御装置とを含む電動機のトルク制御装置を開示する。電動機は、周期的な負荷トルク変動を有する負荷要素を駆動する。インバータは、電動機を駆動する。電流値を求める装置は、電動機に流れる電流を検出して、ｄ軸電流とｑ軸電流とを求める。ｄ軸電流は、励磁電流成分である。ｑ軸電流は、トルク電流成分である。電動機の回転子位置を検出する装置は、ｑ軸電流の変動が負荷トルク変動に起因する周期性を有することを利用して電動機の回転子位置を検出する。トルク制御装置は、回転子位置情報を用いて周期的にｄ軸電流を変化させてトルク制御を行う。
【０００９】
特許文献２に開示された発明によると、新たな装置を付加することなく、振動を抑制できる。
【００１０】
特許文献３は、１回転の負荷変動がある周期性を持つ圧縮機と、圧縮機の出力軸を駆動する機械角に対して電気角がｍ倍（ｍは２以上の整数）となるロータ極数が２×ｍ極のブラシレスモータと、ブラシレスモータを駆動するためのインバータ電源と、ブラシレスモータの予め測定された負荷トルクの変動パターンに基づいたトルクパターンを記憶する記憶部と、ブラシレスモータの誘起電圧を検出してロータ位置を検出するロータ位置検出部と、ロータ位置検出部の位置検出信号に基づいてブラシレスモータの転流タイミングを決定し、目標速度と記憶手段に記憶されているトルクパターンに応じて印加電圧または電流を可変する制御部とを備えたトルク制御装置を開示する。ロータ位置検出部は、比較検出部と、機械角決定部とを含む。比較検出部は、ブラシレスモータの各相巻線を接続した仮想中性点から得られる基準電圧と複数極の磁石を有するロータが回転することで発生する各相誘起電圧とを比較してロータ位置情報を検出する。機械角決定部は、ロータの１回転を複数区間に分割して、区間毎に位置検出間隔Ｔｎを検出し、インバータ電源の駆動信号パターンが同一となる電気角でπラジアン×ｍ離れた区間同士の位置検出間隔のうち１組あるいは複数組の大小比較を行ない、その比較結果からロータの機械角を決定する。制御部は、ロータの機械角に適したトルクパターンのデータを記憶部から読み出し、このトルクパターンに基づいてブラシレスモータの印加電圧または電流を補正する。
【００１１】
特許文献３に開示された発明によると、速度差が小さい隣り合う位置検出間隔同士の速度の大小判定を行う必要がなく、速度差が大きくなるインバータ電源の駆動信号パターンが同一となる電気角でπラジアン×ｍ（ｍは自然数）離れた区間同士の位置検出間隔の大小判定を行うため、容易かつ正確に機械を決定できる。
【００１２】
特許文献４は、複数相のコイルを備えた同期モータを制御するための制御装置を開示する。制御装置は、第１検出部と、第２検出部と、作成部と、通電部と、第１記憶部と、制御部とを含む。第１検出部は、複数相のうちのいずれかの特定相の電流を検出する。第２検出部は、電流の脈動に基づいて同期モータの回転子の機械角を検出する。作成部は、各相における、補正前の電圧データを各相について作成する。通電部は、複数のスイッチング素子を含み、制御データに基づいて、各スイッチング素子の導通を制御し、各コイルに通電する。第１記憶部は、第１の補正値を記憶する。第１の補正値は、機械角に対応した、電圧データを補正する値である。制御部は、通電部を制御する。制御部は、第１算出部と、第２算出部と、第３算出部とを含む。第１算出部は、特定相の電圧において、予め定められた位相を基準とした、同じ長さの期間における、特定相の電流の積算値同士の比率を算出する。第２算出部は、第２の補正値を算出する。第２の補正値は、第１算出部により算出された比率を目標の比率に制御するように電圧データを補正する値である。第３算出部は、各相の電圧データと第１の補正値と第２の補正値とに基づいて、各相についての制御データを算出する。
【００１３】
特許文献４に開示された発明によると、ロータ位置を検知するセンサを用いずに、負荷トルクの変動が大きい負荷に接続されたモータを高い効率で制御できる。
【００１４】
特許文献５は、直結された同期電動機により圧縮機を可変速駆動する電動圧縮機の制御装置を開示する。電動圧縮機の制御装置は、圧縮機の１回転角度範囲を複数の単位区間に分割し、１回転角度範囲における単位区間の通過所要時間を計測し、通過所要時間の長短比較により負荷トルク脈動位相を検出することを特徴とする。
【００１５】
特許文献５に開示された発明によると、直結された同期電動機によって駆動される圧縮機の振動と騒音を低減できる。
【特許文献１】特開平６−９０５８８号公報
【特許文献２】特開２００３−３３９１９７号公報
【特許文献３】特開２００２−４４９８５号公報
【特許文献４】特開２００４−２７４８４１号公報
【特許文献５】特開２００１−４１１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、特許文献１に開示された発明では、次に述べる２つの問題点がある。第１の問題点は、非通電区間におけるトルク制御が行えないという問題点である。この問題点は、３相に対しそれぞれ１２０度通電するために生じる。３相に対しそれぞれ１２０度通電するのは、誘起電圧がゼロになる時期を検出してモータを駆動するためである。第２の問題点は、騒音が大きくなるという問題点である。騒音が大きくなるのは、１２０度通電のモータ電流の変化が正弦波通電に比べ急峻となるためである。
【００１７】
特許文献２に開示された発明では、制御装置が高価になるという問題点がある。制御装置が高価になるのは、複雑かつ高速な演算処理が必要となるためである。複雑かつ高速な演算処理が必要となるのは、複数のモータ電流を検出して座標変換を行い、ｄ軸およびｑ軸電流を求めるためである。ただし、特許文献２に開示された発明においては、１８０度通電が可能である。
【００１８】
特許文献３、４および５に開示された発明では、ロータの機械角を検出するため、インバータの出力側に様々な回路を設けなくてはならないという問題点がある。
【００１９】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、電流を検出するための制約が少なく、かつ簡易な演算処理によりロータの機械角に応じたトルク制御を実現できる制御装置を提供することにある。
【００２０】
また、本発明の他の目的は、簡単な構成であっても容易に制御できる駆動システムおよび熱移動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、制御装置は、駆動システムに用いられる。駆動システムは、ロータを有する同期モータと、インバータと、測定装置と、制御装置とを含む。インバータは、直流電力の供給を受けて同期モータに交流電力を供給する。測定装置は、直流電力の電流値を測定する。制御装置は、直流電力の電流値に基づいてインバータを制御する。制御装置は、生成手段を含む。生成手段は、インバータに出力する制御信号を生成する。生成手段は、情報生成手段と、信号生成手段とを含む。情報生成手段は、電圧情報を生成する。電圧情報は、交流電力の電圧値を示す。信号生成手段は、電圧情報に応じた制御信号を生成する。制御装置は、出力手段と、受付手段とをさらに含む。出力手段は、インバータに制御信号を出力する。受付手段は、測定装置から、直流電力の電流値の入力を受付ける。生成手段は、推定手段と、位相差検出手段とをさらに含む。推定手段は、出力手段が制御信号を出力した後に受付手段が受付けた直流電力の電流値に基づいて、対象期間における交流電力の電流値を推定する。対象期間は、ロータが少なくとも１回転する期間である。位相差検出手段は、電圧情報が示す電圧値と推定手段が推定した電流値とに基づいて、交流位相差を検出する。交流位相差は、交流電力における電圧と電流との位相差である。制御装置は、記憶手段をさらに含む。記憶手段は、交流電力における電圧値と電流値とのうち予め定められた一方の電気角に対応付けて位相差検出手段が算出した交流位相差を記憶する。生成手段は、機械角判定手段をさらに含む。機械角判定手段は、電気角に対応するロータの機械角を交流位相差に基づいて判定する。信号生成手段は、制御信号を生成するための手段を含む。制御信号を生成するための手段は、機械角判定手段がロータの機械角を判定すると、ロータの機械角と電圧情報が示す電圧値とに応じた制御信号を生成する。
【００２２】
本発明の他の局面に従うと、制御装置は、駆動システムに用いられる。駆動システムは、ロータを有する同期モータと、インバータと、測定装置と、制御装置とを含む。インバータは、直流電力の供給を受けて同期モータに交流電力を供給する。測定装置は、直流電力の電流値を測定する。制御装置は、直流電力の電流値に基づいてインバータを制御する。制御装置は、生成手段を含む。生成手段は、インバータに出力する制御信号を生成する。生成手段は、情報生成手段と、信号生成手段とを含む。情報生成手段は、電圧情報を生成する。電圧情報は、交流電力の電圧値を示す。信号生成手段は、電圧情報に応じた制御信号を生成する。制御装置は、出力手段と、受付手段とをさらに含む。出力手段は、インバータに制御信号を出力する。受付手段は、測定装置から、直流電力の電流値の入力を受付ける。生成手段は、推定手段と、位相差検出手段とをさらに含む。推定手段は、出力手段が制御信号を出力した後に受付手段が受付けた直流電力の電流値に基づいて、対象期間における交流電力の電流値を推定する。対象期間は、ロータが少なくとも１回転する期間である。位相差検出手段は、電圧情報が示す電圧値と推定手段が推定した電流値とに基づいて、交流位相差を検出する。交流位相差は、交流電力における電圧と電流との位相差である。制御装置は、記憶手段をさらに含む。記憶手段は、交流電力における電圧値の電気角に対応付けて位相差検出手段が算出した交流位相差を記憶する。生成手段は、電気角選択手段と、機械角選択手段とをさらに含む。電気角選択手段は、対象期間における少なくとも２種類の電気角を記憶手段が記憶した交流位相差に基づいて選択する。機械角選択手段は、予め定められた電気角と機械角との対応関係に基づいて特定される機械角の中から、電気角選択手段が選択した電気角それぞれに対応する交流位相差に基づいて、電気角選択手段が選択した電気角に対応するロータの機械角を選択する。信号生成手段は、制御信号を生成するための手段を含む。制御信号を生成するための手段は、機械角選択手段がロータの機械角を選択すると、ロータの機械角と電圧情報が示す電圧値とに応じた制御信号を生成する。
【００２３】
また、上述の対象期間は、ロータが複数回回転する期間であることが望ましい。併せて、機械角選択手段は、同一の電気角に対応する交流位相差の平均値同士の大小関係に基づいて、ロータの機械角を選択するための手段を含むことが望ましい。
【００２４】
また、上述の同期モータは３相４極モータであることが望ましい。併せて、電気角選択手段は、対応選択手段を含むことが望ましい。対応選択手段は、位相差が２πラジアンである２種類の電気角を選択する。
【００２５】
もしくは、上述の対応選択手段は、位相差が２πラジアンである２種類の電気角のうち、記憶手段において対応付けられた交流位相差同士の差が最大になる電気角を選択するための手段を含むことが望ましい。
【００２６】
また、上述の機械角選択手段は、対象期間における交流位相差の最大値と最小値との差が閾値を越えると、ロータの機械角を選択するための手段を含むことが望ましい。
【００２７】
また、上述の記憶手段は、交流位相差に加え、補正値をロータの機械角に対応付けて予め記憶するための手段を含むことが望ましい。併せて、信号生成手段は、機械角選択手段が機械角を選択するまで、電圧情報に応じた制御信号を生成するための手段と、電圧情報が示す電圧値と記憶手段が記憶した補正値のうち機械角選択手段が選択した機械角に対応する値とに応じた制御信号を生成するための手段とを含むことが望ましい。
【００２８】
本発明の他の局面にしたがうと、駆動システムは、ロータを有する同期モータと、インバータと、測定装置と、制御装置とを含む。インバータは、直流電力の供給を受けて同期モータに交流電力を供給する。測定装置は、直流電力の電流値を測定する。制御装置は、直流電力の電流値に基づいてインバータを制御する。制御装置は、生成手段を含む。生成手段は、インバータに出力する制御信号を生成する。生成手段は、情報生成手段と、信号生成手段とを含む。情報生成手段は、電圧情報を生成する。電圧情報は、交流電力の電圧値を示す。信号生成手段は、電圧情報に応じた制御信号を生成する。制御装置は、出力手段と、受付手段とをさらに含む。出力手段は、インバータに制御信号を出力する。受付手段は、測定装置から、直流電力の電流値の入力を受付ける。生成手段は、推定手段と、位相差検出手段とを含む。推定手段は、出力手段が制御信号を出力した後に受付手段が受付けた直流電力の電流値に基づいて、対象期間における交流電力の電流値を推定する。対象期間は、ロータが少なくとも１回転する期間である。位相差検出手段は、電圧情報が示す電圧値と推定手段が推定した電流値とに基づいて、交流位相差を検出する。交流位相差は、交流電力における電圧と電流との位相差である。制御装置は、記憶手段をさらに含む。記憶手段は、交流電力における電圧値の電気角に対応付けて位相差検出手段が算出した交流位相差を記憶する。前記生成手段は、機械角判定手段をさらに含む。機械角判定手段は、電気角に対応するロータの機械角を交流位相差に基づいて判定する。信号生成手段は、制御信号を生成するための手段を含む。制御信号を生成するための手段は、機械角判定手段がロータの機械角を判定すると、ロータの機械角と電圧情報が示す電圧値とに応じた制御信号を生成する。
【００２９】
本発明の他の局面にしたがうと、熱移動システムは、圧縮機を有するヒートポンプと、ロータを有し、かつロータにより圧縮機を駆動する同期モータと、インバータと、測定装置と、制御装置とを含む。インバータは、直流電力の供給を受けて同期モータに交流電力を供給する。測定装置は、直流電力の電流値を測定する。制御装置は、直流電力の電流値に基づいてインバータを制御する。圧縮機は、１回転の負荷変動に周期性を有する。制御装置は、生成手段を含む。生成手段は、インバータに出力する制御信号を生成する。生成手段は、情報生成手段と、信号生成手段とを含む。情報生成手段は、電圧情報を生成する。電圧情報は、交流電力の電圧値を示す。信号生成手段は、電圧情報に応じた制御信号を生成する。制御装置は、出力手段と、受付手段とをさらに含む。出力手段は、インバータに制御信号を出力する。受付手段は、測定装置から、直流電力の電流値の入力を受付ける。生成手段は、推定手段と、位相差検出手段とを含む。推定手段は、出力手段が制御信号を出力した後に受付手段が受付けた直流電力の電流値に基づいて、対象期間における交流電力の電流値を推定する。対象期間は、ロータが少なくとも１回転する期間である。位相差検出手段は、電圧情報が示す電圧値と推定手段が推定した電流値とに基づいて、交流位相差を検出する。交流位相差は、交流電力における電圧と電流との位相差である。制御装置は、記憶手段をさらに含む。記憶手段は、交流電力における電圧値の電気角に対応付けて位相差検出手段が算出した交流位相差を記憶する。前記生成手段は、機械角判定手段をさらに含む。機械角判定手段は、電気角に対応するロータの機械角を交流位相差に基づいて判定する。信号生成手段は、制御信号を生成するための手段を含む。制御信号を生成するための手段は、機械角判定手段がロータの機械角を判定すると、ロータの機械角と電圧情報が示す電圧値とに応じた制御信号を生成する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る制御装置は、電流を検出するための制約が少なく、かつ簡易な演算処理によりロータの機械角に応じたトルク制御を実現できる。
【００３１】
また、本発明に係る駆動システムおよび熱移動システムは、簡単な構成であっても容易に制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３３】
図１は、本実施の形態にかかる熱移動システムの構成を示す図である。本実施の形態にかかる熱移動システムは、冷凍庫の内部や室内の気温を制御する。図１を参照して、本実施の形態にかかる熱移動システムは、３相４極の同期モータ１０と、インバータ回路１２と、コンバータ回路１４と、測定装置１６と、制御装置１８と、圧縮機２０と、ヒートポンプ２２とを含む。なお、本実施の形態にかかる熱移動システムのうち、同期モータ１０と、インバータ回路１２と、コンバータ回路１４と、測定装置１６と、制御装置１８と、圧縮機２０とは、ヒートポンプ２２を駆動するための駆動システムを構成している。
【００３４】
本実施の形態の場合、同期モータ１０がインバータ回路１２の出力側に接続されている。同期モータ１０は、図示しないロータを有し、インバータ回路１２が供給する交流電力によって動作する。インバータ回路１２にはコンバータ回路１４から直流電力が供給される。この直流電力は、交流電力から変換された電力である。その交流電力は、ＡＣ電源２４から供給される。
【００３５】
インバータ回路１２は、図示しない６個の半導体スイッチング素子が３相ブリッジ状に結線されている。なお、インバータ回路１２には回生電流が流され、素子保護のために各々の半導体スイッチング素子に対して図示しないダイオードが並列接続されている。
【００３６】
測定装置１６は、インバータ回路１２とコンバータ回路１４との間に接続された電線（この電線は、コンバータ回路１４が出力した直流電力をインバータ回路１２に供給する。）の一方に流れる直流電流の大きさ（すなわち直流電流の電流値）を測定する。
【００３７】
圧縮機２０は、冷媒となる気体を圧縮する。本実施の形態の場合、圧縮機２０はシングルロータリ型圧縮機である。圧縮機２０がシングルロータリ型圧縮機なので、同期モータ１０に供給される交流電力の任意の相における電圧と電流との位相差（本実施の形態の場合、この位相差を「交流位相差」と称する。）には周期的な変動が現れる。通常、シングルロータリ型圧縮機の負荷トルクは周期的に変動するためである。
【００３８】
ヒートポンプ２２は、圧縮機２０が圧縮した冷媒を用いて熱を移動させる。
測定装置１６は、電流検出抵抗５０と、直流電流検出アンプ部２０とを含む。電流検出抵抗５０は、インバータ回路１２とコンバータ回路１４との間に接続された電線の一方に設けられる。電流検出抵抗５０の両端に発生する電圧に基づいて、直流電流検出アンプ部５２は、インバータ回路１２を流れる直流電流の大きさ（すなわち直流電流の電流値）を測定する。直流電流検出アンプ部５２は、制御装置１８に接続される。直流電流検出アンプ部５２は、直流電流信号を制御装置１８に出力する。直流電流信号は、直流電流検出アンプ部５２が測定した直流電流の電流値を示す信号である。
【００３９】
制御装置１８は、インバータ回路１２を制御する。制御装置１８は、マイクロコンピュータによって実現される。制御装置１８は、インバータ回路１２に制御信号を出力するＩ／Ｏ（input/output）ポート３０ａと、直流電流信号の入力を測定装置１６から受付けるＩ／Ｏポート３０ｂと、ＲＯＭ（Read Only Memory）３２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３４と、タイマ３６と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３８と、バス４０とを含む。なお、以下の説明においては、Ｉ／Ｏポート３０ａとＩ／Ｏポート３０ｂとを「Ｉ／Ｏポート３０」と総称する。
【００４０】
ＲＯＭ３２は、ＣＰＵ３８が実行するプログラムなどを記憶する。ＲＯＭ３２が記憶したプログラムをＣＰＵ３８が実行することにより、制御装置１８は、本実施の形態にかかる発明を実現する装置となる。ＲＡＭ３４は、ＣＰＵ３８が利用するデータを一時的に記憶する。タイマ３６は、時刻を測定する。ＣＰＵ３８は、制御装置１８を構成する各部を制御する。また、ＣＰＵ３８は、各種の演算を行う。バス４０は、制御装置１８を構成する各部の間において情報を伝達する。
【００４１】
図２は、ＣＰＵ３８とＲＯＭ３２とＲＡＭ３４とにより実現される生成部の機能ブロック図である。生成部は、インバータ回路１２に出力する制御信号を生成する。
【００４２】
図２を参照して、生成部は、モータ電流推定部６０と、位相差検出部６２と、位相差情報記憶部６４と、平均化部６６と、目標位相差格納部６８と、加算器７０と、ＰＩ（Proportional Integral）演算部７２と、ロータ機械的位置判定部７４と、トルクパターン記憶部７６と、乗算器７８と、正弦波データテーブル８０と、回転数設定部８２と、正弦波データ作成部８４と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation control）作成部８６とを含む。
【００４３】
モータ電流推定部６０は、Ｉ／Ｏポート３０ａが制御信号を出力した後に、直流電流検出アンプ部５２がＩ／Ｏポート３０ｂに入力した直流電流信号（上述したように、これは、直流電力の電流値を示す）に基づいて、直流電流の変化量を求める。直流電流の変化量が求められると、モータ電流推定部６０は、インバータ回路１２の各駆動素子のスイッチングのタイミングに応じてその変化量を分配し、同期モータ１０に供給される交流電力の各相の電流値を得る。直流電流の変化量を求めるための具体的な方法と各相の電流値を得るための具体的な方法とは、特開平８−１９２６３号公報に記載されている。これにより、モータ電流推定部６０は、ＰＷＭ作成部８６が信号を出力した後にＩ／Ｏ３０ｂが受付けた直流電力の電流値に基づいて、対象期間（同期モータ１０のロータが少なくとも１回転する期間）におけるインバータ回路１２の出力側の電流値（すなわち、同期モータ１０に供給される電流値）を各相について推定できる。同期モータ１０に供給される電流値を各相について推定できるため、それらの電流値を測定するための電流センサ（コイルおよびホール素子で構成されたものやカレントトランスなどのモータ電流を検出するためのもの）は不要になる。電流センサが不要になるので、駆動システムひいては熱移動システムの生産コストを削減することができる。なお、モータ電流推定部６０は、インバータ回路１２の各駆動素子のスイッチングのタイミングを、ＰＷＭ作成部８６がＰＷＭ波形信号（これについては後述する。）をどの駆動素子に出力したかに基づいて検知する。
【００４４】
位相差検出部６２は、インバータ回路１２が供給する交流電力の電圧（本実施の形態においては、これを「モータ電圧」と称する。）と電流（本実施の形態においては、これを「モータ電流」と称する。）との位相差すなわち交流位相差を検出し、交流位相差を示す位相差情報を出力する。位相差検出部６２は、正弦波データ作成部８４により信号として出力された電圧情報とモータ電流推定部６０により信号として出力された電流情報とを用いて、交流位相差を検出する。交流位相差を検出するための方法には様々な方法があるが、本実施の形態においては、モータ電圧の値が「０」になった時点からモータ電流の値が「０」になった時点までの経過時間にモータ電圧の周波数と２πとを乗算することで、交流位相差を検出する。なお、同期モータ１０の電圧情報は正弦波データ作成部８４が作成するため、モータ電圧の値をセンサにより検出する必要はない。また、本実施の形態の場合、位相差情報は、モータ電圧の位相がモータ電流の位相に対して進んでいる場合は正の値を示し、遅れている場合は負の値を示し、同相の場合は「０」を示すこととする。
【００４５】
なお、上述した方法で交流位相差を検出する場合、位相差検出部６２は、モータ電圧の電気角が３６０度（２πラジアン）変化する間に２回、交流位相差を検出することができる。交流電力の１相において、電気角が３６０度（２πラジアン）変化する間のゼロクロス点（値が「０」となる位相）には０度（０ラジアン）と１８０度（πラジアン）との２種類が存在するためである。そのように交流位相差を検出することができるため、同期モータ１０が３相４極同期モータである場合、１相あたり４回交流位相差を検出することができる。同期モータ１０の１回転は電気角が７２０度（４πラジアン）変化することに相当するためである。１相あたり４回交流位相差を検出することができるため、３相分について位相差検出部６２が交流位相差を検出できる回数は１２回である。このため、位相差検出部６２は、同期モータ１０の１回転を１２分割した区間（すなわち、ロータの機械角が２π／１２＝π／６ラジアン変化する区間）毎に交流位相差を検出し、位相差情報を出力する。
【００４６】
なお、本実施の形態において、「電気角」とは、電圧や電流の位相を角度で示したものである。本実施の形態においては、位相が一巡して元の位相に戻ったとき、電気角が２πラジアン変化したとみなす。
【００４７】
位相差情報記憶部６４は、位相差検出部６２が出力した位相差情報を記憶する。図３は、本実施の形態における、位相差情報記憶部６４が記憶した同期モータ１０の１回転における位相差情報の一例を示す概念図である。
【００４８】
図３を参照して、本実施の形態における位相差情報は、電気角を示す情報と、機械角を示す情報と、位相差を示す情報と、補足を示す情報とを含む。これらの情報は対応付けられている。
【００４９】
電気角を示す情報は、次に述べる２種類の位相のうち一方を示す。第１種類目は、モータ電圧のゼロクロス点を基準としたモータ電圧の同期モータ１０における位相である。第２種類目は、モータ電流のゼロクロス点を基準としたモータ電流の同期モータ１０における位相である。電気角を示す情報がこれらの位相のうちいずれを示すかは制御装置１８の設計者が定める。
【００５０】
機械角を示す情報は、同期モータ１０が有するロータの機械角を示す。
補足を示す情報は、どの相についての電圧と電流との位相差を「位相差を示す情報」が示しているかを示す。
【００５１】
再び図２を参照して、平均化部６６は、位相差情報が示すロータ１回転分の交流位相差の平均値を算出し、その平均値を加算器７０に出力する。
【００５２】
目標位相差格納部６８は、目標として予め設定された交流位相差を示す情報を格納する。この位相差（以下、「目標位相差」と称する）は、同期モータ１０を高効率駆動するように制御装置１８の設計者などによって予め決定されている。決定のための具体的な方法の例には、実験やシミュレーションなどがある。
【００５３】
加算器７０は、平均化部６６が算出した位相差の平均値と目標位相差との差を算出する。本実施の形態においては、この差を「位相差誤差量」と称する。
【００５４】
ＰＩ演算部７２は、加算器７０により算出された位相差誤差量に基づいて比例誤差（Ｐ）および積分誤差（Ｉ）を算出し、それらを示すＰＩ制御信号を乗算器７８に出力する。
【００５５】
ロータ機械的位置判定部７４は、同期モータ１０のロータの機械角を特定し、その機械角を示す情報をトルクパターン記憶部７６に出力する。ロータ機械的位置判定部７４は、同期モータ１０のロータが１回転する間における位相差の脈動と上述した電気角（すなわち、モータ電圧の位相を示す電気角とモータ電流の位相を示す電気角とのうち予め定められた一方）とに基づいてロータの機械角を特定する。位相差の脈動は、位相差情報格納部３０に格納されている位相差情報に基づいて検出される。
【００５６】
図４を参照して、ロータ機械的位置判定部７４の動作について具体的に説明する。図４は、本実施の形態に係る同期モータ１０に加わる負荷トルクの推移と、モータ電圧の推移と、モータ電流の推移と、電気角の推移と、機械角の推移とを示す図である。なお、図４においては、「Ｕ相モータ電圧とＵ相モータ電流」欄の実線がＵ相におけるモータ電圧を示す。粗い破線がＵ相におけるモータ電流を示す。電圧のゼロクロス点と電流のゼロクロス点との間に付された矢印が交流位相差を示す。
【００５７】
同期モータの構造上、機械角と電気角とは対応している（モータ電圧の電気角であってもモータ電流の電気角であっても同様である）。たとえば、本実施の形態における同期モータ１０は４極同期モータである。４極同期モータでは、機械角が３６０度（２πラジアン）変化する間に電気角は７２０度（４πラジアン）変化する。これにより、同期モータ１０のロータの機械角が定められると、それに対応する電気角は、０度（０ラジアン）から３６０度（２πラジアン）までの１つあるいは３６０度（２πラジアン）から７２０度（４πラジアン）までの１つになる。
【００５８】
そのようになるので、４極同期モータを制御する場合、図４に示した区間Ｓの範囲に電気角が含まれるのか、それとも図４に示した区間Ｔの範囲に電気角が含まれるのかの判別さえできれば、ロータの機械角を判定できる。
【００５９】
一方、シングルロータリ型圧縮機のような周期的なトルク変動を有する負荷に同期モータ１０が接続されている場合、同一の相における交流位相差は、ロータの機械角に対応する。
【００６０】
交流位相差がロータの機械角に対応し、かつ交流位相差と電気角とは位相差情報として対応付けられているので、位相差情報格納部３０に記憶されている位相差情報に基づき、同位相の電気角に対応する交流位相差同士を比較し、その結果に応じて電気角と機械角とを対応付けると、電気角に基づいて機械角を特定することが可能になる。例えば、４極同期モータの場合、電気角０度（０ラジアン）に対応する交流位相差（図３では４０度すなわちπ／９ラジアン）と電気角３６０度（２πラジアン）に対応する交流位相差と（図３では１０度すなわちπ／３６ラジアン）を比較し、大きい位相差に対応する電気角（０ラジアン）を機械角０度（０ラジアン）に対応付け、小さい位相差に対応する電気角（２πラジアン）を機械角１８０度（πラジアン）に対応付けると、これらの対応関係と、予め知られている機械角と電気角との関係とに基づいて、任意の電気角に対応する機械角を特定できる。ロータ機械的位置判定部７４は、これらの処理を行うことにより、ロータの機械角を検出する。
【００６１】
これらの処理を実施するため、ロータ機械的位置判定部７４は、電気角選択部９０と、機械角選択部９２とを含む。
【００６２】
電気角選択部９０は、ロータが１回転する期間における２種類の電気角を選択する。これらの電気角は、位相差情報格納部３０が記憶した交流位相差に基づいて選択される。本実施の形態の場合、電気角選択部９０は、電気角同士の位相差が２πラジアンとなる２種類の電気角のうち、交流位相差同士の差が最大になる組合せを選択する。対応付けに対する信頼性が向上するためである。
【００６３】
機械角選択部９２は、電気角選択部９０が選択した電気角それぞれに対応する交流位相差と制御装置１８の設計者により予め定められた規則とに基づいて、それらの電気角に対応するロータの機械角を選択する。これにより機械角と電気角とが対応付けられる。制御装置１８の設計者は、任意の規則を対応付けのための規則として採用できる。たとえば、同期モータ１０４極同期モータであれば、上述したように、大きい交流位相差に対応する電気角（０ラジアン）を機械角０度（０ラジアン）に対応付け、小さい交流位相差に対応する電気角（２πラジアン）を機械角１８０度（πラジアン）に対応付けてもよい。
【００６４】
いったん対応付けが行われると、同期モータ１０への電力の供給を停止するまで、機械角選択部９２は、正弦波データ作成部８４が出力した電圧情報に基づいて電気角を算出し、算出された電気角と機械角選択部９０が行った対応付けとに基づいてロータの機械角を算出する。機械角を算出するための方法は特に限定されるものではないが、たとえば、機械角選択部９０が対応付けを行った電気角と電圧情報に基づいて算出した電気角との位相差を算出し、その位相差を機械角の位相差（機械角が１ラジアン変化したとき電気角が何ラジアン変化するかは予め定められていることとする）に換算し、換算により得られた値を機械角選択部９０が電気角と対応付けた機械角に加算するという方法がある。
【００６５】
トルクパターン記憶部７６は、トルク補正量を記憶する。トルク補正量は、ロータの機械角の範囲に対応付けられている。トルクパターン記憶部７６は、自らが記憶したトルク補正量のうちロータ機械的位置判定部７４が算出した機械角に応じたトルク補正量を乗算器７８に出力する。図５は、本実施の形態における、トルクパターン記憶部７６に記憶されたトルク補正量の一例を示す概念図である。
【００６６】
乗算器７８は、ＰＩ演算部７２からのＰＩ制御信号が示す値とトルクパターン記憶部７６からのトルク補正量とに基づいて算出された値（デューティ基準値）をＰＷＭ作成部８６に出力する。
【００６７】
正弦波データテーブル８０は、所定のデータの組合せとして構成された正弦波データを予め記憶する。図６は、本実施の形態において正弦波データテーブル８０に記憶される正弦波データを示す概念図である。本実施の形態においては、正弦波データは、電気角に対応付けられている。正弦波データテーブル８０は、正弦波データ作成部８４に正弦波データを出力する。
【００６８】
回転数設定部８２は、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムに基づき、強制励磁周波数を選択し、正弦波データ作成部８４に出力する。回転数設定部８２が選択する強制励磁周波数は、回転数指令値に対応する。
【００６９】
正弦波データ作成部８４は、正弦波データテーブル８０が記憶した正弦波データを読出す。正弦波データ作成部８４は、回転数設定部８２が選択した強制励磁周波数に基づいて、同期モータ１０のＵ相，Ｖ相，およびＷ相に対応するように、読出す正弦波データを選択する。正弦波データ作成部８４は、読出した正弦波データをＰＷＭ作成部８６に出力する。また、正弦波データ作成部８４は、同期モータ１０のＵ相，Ｖ相，およびＷ相に対応した正弦波データ（すなわち、正弦波データテーブル８０から読出した正弦波データ）からＵ相，Ｖ相，およびＷ相の電圧値を示す電圧情報を作成し、位相差検出部６２に出力する。
【００７０】
ＰＷＭ作成部８６は、モータ電圧を示すＰＷＭ波形信号（パルスの集合体）を生成し、インバータ回路１２の各駆動素子（上述したように、本実施の形態の場合、これらは図示しない６個の半導体スイッチング素子である。これらが動作することで、同期モータ１０のＵ相，Ｖ相，およびＷ相の交流電力が生成される。）にそれを出力する。本実施の形態の場合、ＰＷＭ作成部８６は、正弦波データとデューティー基準値とからデューティー比をいったん算出し、算出されたデューティー比に基づいてＰＷＭ波形信号を生成する。インバータ回路１２がそのＰＷＭ波形信号に基づいて同期モータ１０の巻線に電圧を印加することで（すなわち、インバータ回路１２の各駆動素子がＰＷＭ波形信号に応じてＯＮになったりＯＦＦになったりすることで）同期モータ１０が駆動される。この時、インバータ回路１２が供給する交流電力の電圧はＰＷＭ波形信号のデューティー比に対応している。
【００７１】
本実施の形態の場合、ＰＷＭ作成部８６は、初期生成部９４と、一般生成部９６とを含む。
【００７２】
初期生成部９４は、機械角選択部９２が機械角と電気角との対応付けを行うまで、電圧情報に応じたＰＷＭ波形信号を生成する。
【００７３】
一般生成部９６は、電圧情報が示す電圧値とトルクパターン記憶部７６が出力したトルク補正量とに応じたＰＷＭ波形信号を生成する。
【００７４】
図７を参照して、以上のような構造に基づく、制御装置１８の動作について説明する。
正弦波データテーブル８０は、正弦波データ作成部８４に正弦波データを出力する。正弦波データ作成部８４は、同期モータ１０のＵ相，Ｖ相，およびＷ相に対応した正弦波データからＵ相，Ｖ相，およびＷ相の電圧についての電圧情報を作成し、位相差検出部６２とＰＷＭ作成部８６とに出力する。ＰＷＭ作成部８６の初期生成部９４は、電圧情報に応じたＰＷＭ波形信号を生成する。ＰＷＭ波形信号は、Ｉ／Ｏ３０ａを介してインバータ回路１２に出力される。インバータ回路１２は、ＰＷＭ波形信号に応じて交流電力を同期モータ１０に供給する。測定装置１６は、インバータ回路１２にこの時供給される直流電流の値を測定する。
【００７５】
モータ電流推定部６０は、測定装置１６の直流電流検出アンプ部５２が入力した直流電流信号に基づいて同期モータ１０に供給される交流電力の各相の電流値を得、その電流量を示す電流情報を生成する。同期モータ１０のロータが少なくとも１回転する期間分の電流情報が生成される。位相差検出部６２は、正弦波データ作成部８４により出力された電圧情報とモータ電流推定部６０により出力された電流情報とを用いてモータ電圧とモータ電流との交流位相差を検出し、位相差情報を作成し、出力する。出力された位相差情報は位相差情報記憶部６４が記憶する。位相差情報が記憶されると、ロータ機械的位置判定部７４による機械角と電気角との対応付けが行われる（ステップＳ１００）。
【００７６】
対応付けが行われると、平均化部６６は、機械角が３６０度（２πラジアン）変化する期間における交流位相差の平均値を算出し、その平均値を加算器７０に出力する（ステップＳ１０２）。
【００７７】
平均値が出力されると、加算器７０は誤差を算出する（ステップＳ１０４）。
誤差が算出されると、ＰＩ演算部７２は、加算器７０により算出された誤差に基づいて比例誤差（Ｐ）および積分誤差（Ｉ）を算出し、それらを示すＰＩ制御信号を乗算器７８に出力する（ステップＳ１０６）。
【００７８】
一方、ロータ機械的位置判定部７４は、同期モータ１０のロータの機械角を算出し、その機械角を示す情報をトルクパターン記憶部７６に出力する。トルクパターン記憶部７６は、自らが記憶したトルク補正量のうちロータ機械的位置判定部７４が特定した機械角に応じたトルク補正量を乗算器７８に出力する（ステップＳ１０８）。
【００７９】
トルク補正量が出力されると、乗算器７８はデューティー基準値をＰＷＭ作成部８６に出力する（ステップＳ１１０）。デューティー基準値が出力されると、ＰＷＭ作成部８６は、ＰＷＭ波形信号を生成し、インバータ回路１２の各駆動素子にそれを出力する。インバータ回路１２は、そのＰＷＭ波形信号に基づいて同期モータ１０の巻線に電圧を印加する（ステップＳ１１２）。
【００８０】
その後、ＣＰＵ３８は、同期モータ１０の制御を終了するか否かを判断する（ステップＳ１１４）。同期モータ１０の制御を終了する場合（ステップＳ１１４にてＹＥＳ）、処理は終了する。もしそうでないと（ステップＳ１１４にてＮＯ）、処理はステップＳ１００へと移される。
【００８１】
以上のようにして、本実施の形態にかかる制御装置１８は、交流位相差に基づいて電気角と機械角とを１対１に対応付けた後、電気角に基づいて同期モータ１０のトルクの補正値を選択し、その補正値に応じたトルクで同期モータ１０のロータを回転させる。これにより、予め実験により測定したロータの機械角と負荷トルクとの関係に基づき、ロータの機械角に応じたトルク制御を実現できる。そのための処理はごく簡単である。
【００８２】
しかも、本実施の形態にかかる制御装置１８は、上述したようにして同期モータ１０のロータを回転させるので、１８０度通電が可能である。１８０度通電が可能なので、電流を検出するための制約が少ない。
【００８３】
また、１８０度通電が可能なので、本実施の形態にかかる駆動システムは、電流を検出するための制約が少ない。
【００８４】
また、電気角が同一のときのロータの機械角（機械角の位相はπラジアン異なる）の判別を行なうので、機械角と記憶させていたトルク補正値との対応が狂ってしまう危険性がない。
【００８５】
冷凍・空調装置などで使用される圧縮機２０の内部は高温になる。その内部が高温になるので、圧縮機２０にホールＩＣなどの位置センサ（ロータ位置を検出するもの）を設けることは困難である。位置センサを設けることが困難なため、位置センサレスで同期モータ１０を駆動する必要がある。そこで、上述した制御装置１８を使用すると、位置センサは不要となる。そして、このモータ制御装置を備えた圧縮機駆動装置を冷凍・空調装置に搭載すると、冷蔵庫、冷凍庫、空気調和機といった冷凍・空調装置を位置センサなしに運転することが可能となる。また、交流電流を検出するための電流センサ（コイルおよびホール素子で構成された電流センサやカレントトランス）が不要となる。
【００８６】
なお、本実施の形態の第１の変形例において、ロータ機械的位置判定部７４は、電気角０度に対応付けられた２つの位相差（図３では、位相差４０度と１０度）の比較に加え、電気角６０度に対応付けられた２つの位相差（図３では、位相差３５度と１５度）を比較し、かつ、電気角１２０度に対応付けられた２つの位相差（図３では、位相差３０度と２０度）を比較して、ロータの機械角と電気角との対応付けを行ってもよい。対応付けのための規則が任意であることは上述した実施例と同様である。多くの電気角についての比較に基づき機械角と電気角との対応付けを行うことで、その対応付けに誤りが生じる可能性が低下する。
【００８７】
また、本実施の形態の第２の変形例において、ロータ機械的位置判定部７４は、機械角が３６０度（２πラジアン）変化する間における交流位相差の変動が閾値を越えるとき、機械角と電気角との対応付けおよび機械角の出力を行ってもよい。圧縮機２０の負荷トルクが十分大きくなっていない運転状態においては、交流位相差の変動が小さいこともある。このような状態で機械角と電気角との対応付けを行うと誤った対応付けが行われる危険がある。これを防止し、信頼性を向上させるためである。閾値の具体的な値は特に限定されない。たとえば、１０度（π／１８ラジアン）であってもよい。
【００８８】
また、本実施の形態の第３の変形例において、ロータ機械的位置判定部７４は、同一の電気角に対応する交流位相差の平均値を用いて機械角と電気角との対応付けを行ってもよい。図８は、本変形例にかかる位相差情報の概念図である。図８に示す位相差情報は、最後に算出された交流位相差（図８においては「今回」と記載された欄の位相差）と、３回転前までの交流位相差と、それらの平均値（すなわち、最後に算出された交流位相差から３回転前の交流位相差までの平均値）とを含む。ロータ機械的位置判定部７４は、その平均値を用いて機械角と電気角との対応付けを行うことができる。これにより、機械角と電気角との対応付けを行う際のノイズの影響を除去できる。
【００８９】
また、本実施の形態にかかる駆動システムは、冷凍・空調装置などで使用される熱移動システムに適用されているが、本実施の形態の第４の変形例においては、本実施の形態にかかる駆動システムをその他の負荷に接続しても良い。同期モータ１０の回転に同期した所定周期の脈動を負荷が有するとき、本実施の形態にかかる駆動システムは、高効率で安定した駆動を実現することができる。
【００９０】
また、本実施の形態の第５の変形例において、同期モータ１０は、３相４極の同期モータでなくてもよい。この場合、ロータの機械角が定められると、それに対応する電気角の数は、極数に応じて変化する。たとえば、同期モータが３相８極のとき、ある機械角に対応する電気角は、０度（０ラジアン）から３６０度（２πラジアン）までの１つと、３６０度（２πラジアン）から７２０度（４πラジアン）までの１つと、７２０度（４πラジアン）から１０８０度（６πラジアン）までの１つと、１０８０度（６πラジアン）から１４４０度（８πラジアン）までの１つとになる。電気角の数が極数に応じて変化するので、ロータ機械的位置判定部７４が比較する交流位相差の数は、同期モータの極数に応じて変化する。それが変化したときにも交流位相差はロータの機械角に対応するので、交流位相差同士の大小関係に基づいた機械角と電気角との対応付けは可能である。
【００９１】
また、本実施の形態の第６の変形例において、ＰＷＭ波形信号の生成は、正弦波データテーブル８０が出力した正弦波データを元とする生成に限られない。たとえば、ＰＷＭ波形信号は、演算によって生成されても構わない。
【００９２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の形態に係る熱移動システムの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る生成部の機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る位相差情報の概念図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る負荷トルクの推移と、モータ電圧の推移と、モータ電流の推移と、電気角の推移と、機械角の推移とを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るトルクパターン記憶部に記憶されたトルク補正量の概念図である。
【図６】本発明の実施の形態において正弦波データテーブルに記憶される正弦波データを示す概念図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る同期モータの駆動処理の制御の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態の第３の変形例に係る位相差情報の概念図である。
【図９】シングルロータリ型圧縮機の特性を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０  同期モータ、１２  インバータ回路、１４  コンバータ回路、１６  測定装置、１８  制御装置、２４  ＡＣ電源、３０  Ｉ／Ｏポート、３２  ＲＯＭ、３４  ＲＡＭ、３６  タイマ、３８  ＣＰＵ、４０  バス、５０  電流検出抵抗、５２  直流電流検出アンプ部、６０  モータ電流推定部、６２  位相差検出部、６４  位相差情報記憶部、６６  平均化部、６８  目標位相差格納部、７０  加算器、７２  ＰＩ演算部、７４  ロータ機械的位置判定部、７６  トルクパターン記憶部、７８  乗算器、８０  正弦波データテーブル、８２  回転数設定部、８４  正弦波データ作成部、８６  ＰＷＭ作成部、９０  電気角選択部、９２  機械角選択部、９４  初期生成部、９６  一般生成部。
【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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【図９】
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