(57)【要約】【課題】低速域から高速域に亘って高効率で安定したモータ制御を行うことができるモータ制御装置及びモータ制御方法を提供する。【解決手段】モータ１の駆動をスイッチング素子２のオン、オフに基づいて制御するインバータを用いる。モータ１の回転域を検出し、検出されたモータの回転域に基づいて、スイッチング周波数制御手段６によりスイッチング素子２のスイッチング周波数を可変させる。スイッチング周波数制御手段６は、低速域においてはスイッチング周波数を低減させ、高速域においてはスイッチング周波数を増加させる。【選択図】図１
2009118603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動をスイッチング素子のオン、オフに基づいて制御するインバータを備えたモータ制御装置であって、
前記モータの回転域を検出するモータ回転速度検出手段と、
前記モータ回転速度検出手段により検出されるモータの回転域に基づいて、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を可変させるスイッチング周波数制御手段と
を備え、
前記スイッチング周波数制御手段は、低速域においてはスイッチング周波数を低減させ、高速域においてはスイッチング周波数を増加させる
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記スイッチング周波数制御手段は、スイッチング周波数を、モータの制御周期の整数倍に設定する
ことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記スイッチング周波数制御手段は、低速域から高速域への変化におけるスイッチング周波数の切り替えと、高速域から低速域への変化におけるスイッチング周波数の切り替えとでは、異なる切り替えポイントにおいて行うことにより、スイッチング周波数の切り替えポイント付近におけるハンチングを防止する
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記スイッチング周波数制御手段は、スイッチング周波数によって変化する単位時間当たりのデッドタイム量に応じて、デッドタイム補償量をスイッチング周波数に応じて設定する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
モータの駆動をスイッチング素子のオン、オフに基づいて制御するインバータを用いて行うモータ制御方法であって、
前記モータの回転域を検出し、
検出された前記モータの回転域に基づいて、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を可変させ、低速域においてはスイッチング周波数を低減させ、高速域においてはスイッチング周波数を増加させる
ことを特徴とするモータ制御方法。
【請求項６】
前記スイッチング周波数は、モータの制御周期の整数倍に設定する
ことを特徴とする請求項５記載のモータ制御方法。
【請求項７】
低速域から高速域への変化におけるスイッチング周波数の切り替えと、高速域から低速域への変化におけるスイッチング周波数の切り替えとを、異なる切り替えポイントにおいて行うことにより、スイッチング周波数の切り替えポイント付近におけるハンチングを防止する
ことを特徴とする請求項５、または、請求項６記載のモータ制御方法。
【請求項８】
前記スイッチング周波数によって変化する単位時間当たりのデッドタイム量に応じて、デッドタイム補償量をスイッチング周波数に応じて設定する
ことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一に記載のモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、コンプレッサの駆動等に使用されるモータを制御するためのモータ制御装置及びモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンプレッサの駆動等に使用されるモータを制御するためのモータ制御装置（インバータ）として、種々の提案がなされている。特許文献１には、インバータの発熱を抑制するために、インバータから発生する熱の温度を検出し、この温度に基づいて複数のスイッチング素子のスイッチング回数を可変させるようにしたインバータが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、スイッチング周波数の上限を定量的に示すことが可能なインバータとして、負荷に流れる電流を検出し、検出された電流と電流指令値との偏差に基づいて素子のオンオフを制御するとともに、検出された電流検出値に基づきスイッチング素子の温度を推定し、温度推定値が所定値より大きい場合には、スイッチング素子のスイッチングを制限するようにしたインバータが記載されている。
【０００４】
また、特許文献３には、スイッチング素子を制御するパルスのパルス幅を変調するようにしたパルス幅変調型インバータが記載されている。
【０００５】
これら従来の技術のいずれにおいても、インバータのスイッチング素子は、低速から高速までに亘る広い領域においてモータを駆動するにあたり、スイッチング周波数は固定されている。
【特許文献１】特開２００４−２１２００４公報
【特許文献２】特開２００６−８１３５０公報
【特許文献３】特開平３−８２３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、モータを制御するためのインバータにおいては、高速域におけるモータ効率を優先させてスイッチング周波数を高く設定している。そのため、低速域では、相対的にスイッチング周波数が高くなってしまい、インバータ効率が低下するという問題がある。
【０００７】
一方、低速域での効率を重視してキャリア周波数を低く設定すると、高速域では、モータ電流の歪みが大きくなり、モータ効率が低下してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、低速域から高速域に亘って高効率で安定したモータ制御を行うことができるモータ制御装置及びモータ制御方法を提供す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】
【０００９】
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係るモータ制御装置は、以下の構成のいずれか一を有するものである。
【００１０】
〔構成１〕
モータの駆動をスイッチング素子のオン、オフに基づいて制御するインバータを備えたモータ制御装置であって、モータの回転域を検出するモータ回転速度検出手段と、モータ回転速度検出手段により検出されるモータの回転域に基づいてスイッチング素子のスイッチング周波数を可変させるスイッチング周波数制御手段とを備え、スイッチング周波数制御手段は、低速域においてはスイッチング周波数を低減させ、高速域においてはスイッチング周波数を増加させることを特徴とするものである。
【００１１】
〔構成２〕
構成１を有するモータ制御装置において、スイッチング周波数制御手段は、スイッチング周波数を、モータの制御周期の整数倍に設定することを特徴とするものである。
【００１２】
〔構成３〕
構成１、または、構成２を有するモータ制御装置において、スイッチング周波数制御手段は、低速域から高速域への変化におけるスイッチング周波数の切り替えと、高速域から低速域への変化におけるスイッチング周波数の切り替えとでは、異なる切り替えポイントにおいて行うことにより、スイッチング周波数の切り替えポイント付近におけるハンチングを防止することを特徴とするものである。
【００１３】
〔構成４〕
構成１乃至構成３のいずれか一を有するモータ制御装置において、スイッチング周波数制御手段は、スイッチング周波数によって変化する単位時間当たりのデッドタイム量に応じて、デッドタイム補償量をスイッチング周波数に応じて設定することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係るモータ制御方法は、以下の構成のいずれか一を有するものである。
【００１５】
〔構成５〕
モータの駆動をスイッチング素子のオン、オフに基づいて制御するインバータを用いて行うモータ制御方法であって、モータの回転域を検出し、検出されたモータの回転域に基づいてスイッチング素子のスイッチング周波数を可変させ、低速域においてはスイッチング周波数を低減させ、高速域においてはスイッチング周波数を増加させることを特徴とするものである。
【００１６】
〔構成６〕
構成５を有するモータ制御方法において、スイッチング周波数は、モータの制御周期の整数倍に設定することを特徴とするものである。
【００１７】
〔構成７〕
構成５、または、構成６を有するモータ制御方法において、低速域から高速域への変化におけるスイッチング周波数の切り替えと、高速域から低速域への変化におけるスイッチング周波数の切り替えとを、異なる切り替えポイントにおいて行うことにより、スイッチング周波数の切り替えポイント付近におけるハンチングを防止することを特徴とするものである。
【００１８】
〔構成８〕
構成５乃至構成７のいずれか一を有するモータ制御方法において、スイッチング周波数によって変化する単位時間当たりのデッドタイム量に応じて、デッドタイム補償量をスイッチング周波数に応じて設定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るモータ制御装置は、構成１を有することにより、スイッチング周波数制御手段は、低速域においてはスイッチング周波数を低減させ、高速域においてはスイッチング周波数を増加させるので、低速域から高速域に亘る全領域において、総合的な効率向上を図ることができる。すなわち、高速域においては、モータ効率を重視した特性を得ることができ、低速域においては、スイッチング周波数の低減によりインバータ効率が改善される。
【００２０】
本発明に係るモータ制御装置は、構成２を有することにより、スイッチング周波数制御手段は、スイッチング周波数を、モータの制御周期の整数倍に設定するので、スイッチング周波数が離散的に変化され、制御が不安定になることが避けられる。
【００２１】
本発明に係るモータ制御装置は、構成３を有することにより、スイッチング周波数制御手段は、低速域から高速域への変化におけるスイッチング周波数の切り替えと、高速域から低速域への変化におけるスイッチング周波数の切り替えとでは、異なる切り替えポイントにおいて行うことにより、スイッチング周波数の切り替えポイント付近におけるハンチングを防止するので、安定した制御を行うことができる。
【００２２】
本発明に係るモータ制御装置は、構成４を有することにより、スイッチング周波数制御手段は、デッドタイム補償量をスイッチング周波数に応じて設定するので、スイッチング周波数によって変化する単位時間当たりのデッドタイム量に応じた補償が行われ、高効率の制御を行うことができる。
【００２３】
本発明に係るモータ制御方法は、構成５を有することにより、検出されたモータの回転域に基づいてスイッチング素子のスイッチング周波数を可変させ、低速域においてはスイッチング周波数を低減させ、高速域においてはスイッチング周波数を増加させるので、低速域から高速域に亘る全領域において、総合的な効率向上を図ることができる。すなわち、高速域においては、モータ効率を重視した特性を得ることができ、低速域においては、スイッチング周波数の低減によりインバータ効率が改善される。
【００２４】
本発明に係るモータ制御方法は、構成６を有することにより、スイッチング周波数は、モータの制御周期の整数倍に設定するので、スイッチング周波数が離散的に変化され、制御が不安定になることが避けられる。
【００２５】
本発明に係るモータ制御方法は、構成７を有することにより、低速域から高速域への変化におけるスイッチング周波数の切り替えと、高速域から低速域への変化におけるスイッチング周波数の切り替えとを、異なる切り替えポイントにおいて行うことにより、スイッチング周波数の切り替えポイント付近におけるハンチングを防止するので、安定した制御を行うことができる。
【００２６】
本発明に係るモータ制御方法は、構成８を有することにより、デッドタイム補償量をスイッチング周波数に応じて設定するので、スイッチング周波数によって変化する単位時間当たりのデッドタイム量に応じた補償が行われ、高効率の制御を行うことができる。
【００２７】
すなわち、本発明は、低速域から高速域に亘って高効率で安定したモータ制御を行うことができるモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００２９】
〔本発明に係るモータ制御装置の構成〕
図１は、本発明に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【００３０】
このモータ制御装置は、図１に示すように、モータ１の駆動をスイッチング素子のオン、オフに基づいて制御するインバータを備えたモータ制御装置である。スイッチング素子は、ＦＥＴ（Field-Effect Transistor）などの複数のスイッチング素子であって、スイッチング回路２を構成している。また、このモータ制御装置においては、モータ１の回転域を検出するモータ回転速度検出手段となる速度センサ３及びスイッチング素子２からモータ１に供給される電流量を検出する電流センサ４が設けられている。
【００３１】
そして、このモータ制御装置においては、スイッチング回路２を制御する制御回路５を備えている。この制御回路５においては、速度指令値が入力され、この速度指令値から速度検出値が減算され、この減算結果が電流指令値に変換される。速度検出値は、速度センサ３により得られたものである。そして、電流指令値から電流検出値が減算され、この減算結果が電圧指令値に変換される。電流検出値は、電流センサ４により得られたものである。
【００３２】
一方、速度検出値は、スイッチング周波数制御手段となるスイッチング周期設定部６にも供給される。このスイッチング周期設定部６は、速度検出値に基づいてスイッチング周期を決定し、パルス幅変調部（ＰＷＭ：Pulse WidthModulation）７を制御する。また、スイッチング周期設定部６は、デッドタイム補償値を出力し、電圧指令値と加算して、パルス幅変調部７に送る。パルス幅変調部７は、スイッチング周期設定部６により制御されたスイッチング周期でスイッチング回路２をオン、オフ駆動するとともに、スイッチング周期設定部６から送られたデッドタイム補償値に基づいて、デッドタイム補償を行う。なお、パルス幅変調部７において用いられるキャリア信号は、例えば、三角波信号やのこぎり波などであり、特に波形は限定されない。パルス幅変調部７によりスイッチング回路２の各スイッチング素子が所定のタイミングでオン、オフ制御させることにより、パルス電流のデューティが変化され、モータ１が所望の回転数にて駆動される。
【００３３】
なお、この制御回路５は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（ReadOnly Memory）及びＣＰＵ（Central Processing Unit）などにより構成することができ、各種入力情報に基づいて、演算処理を行うものである。
【００３４】
〔本発明に係るモータ制御装置の動作（本発明に係るモータ制御方法）〕
このモータ制御装置においては、本発明に係るモータ制御方法である動作を実行する。すなわち、このモータ制御装置においては、速度センサ３により検出されるモータ１の回転域に基づいて、スイッチング周期設定部６により、スイッチング回路２のスイッチング周波数が可変される。
【００３５】
図２は、このモータ制御装置におけるモータの回転域とスイッチング周期との関係を示すグラフである。
【００３６】
スイッチング周期設定部６は、図２中の（ａ）に示すように、低速域においては、スイッチング回路２におけるスイッチング周波数を低減させ、図２中の（ｂ）に示すように、高速域においては、スイッチング回路２におけるスイッチング周波数を増加させる。このモータ制御装置においては、このようなスイッチング周波数の制御により、低速域から高速域に亘る全領域において、総合的な効率向上を図ることができる。すなわち、高速域においては、モータ効率を重視した特性を得ることができ、低速域においては、スイッチング周波数の低減によりインバータ効率が改善される。このとき、制御周期は一定であるため、制御が不安定になることはない。
【００３７】
また、スイッチング周波数をモータ速度に対して連続的に変化させると、制御が不安定になる虞があるため、このモータ制御装置においては、スイッチング周波数は、モータの制御周期の整数倍に設定するようになっている。このような制御により、スイッチング周波数が離散的に変化され、制御が不安定になることが避けられる。このときの逓倍数は、２までとは限らず、３、あるいは、それ以上の整数とすることも可能である。なお、スイッチング周波数の上限は、スイッチング回路２を構成するスイッチング素子の特性に依存する。また、高速域におけるインバータ損失の放熱や、モータ制御装置における演算能力は十分に確保されていることを前提とする。
【００３８】
図３は、このモータ制御装置におけるスイッチング周波数の切り替えポイントを示すグラフである。
【００３９】
また、このモータ制御装置においては、スイッチング周期設定部６は、図３に示すように、図３中Ｕで示す低速域から高速域への変化におけるスイッチング周波数の切り替えと、図３中Ｄで示す高速域から低速域への変化におけるスイッチング周波数の切り替えとでは、異なる切り替えポイントにおいて行うようにしている。低速域から高速域への変化における切り替えのほうが、高速域から低速域への変化における切り替えよりも、高い回転域において行われるようにしている。
【００４０】
このように制御することにより、スイッチング周波数の切り替えポイント付近におけるハンチングを防止することができ、安定した制御を行うことができる。
【００４１】
さらに、このモータ制御装置においては、スイッチング周期設定部６は、駆動電流の極性が反転するタイミングにおいて、スイッチング周波数によって変化する単位時間当たりのデッドタイム量に応じて、デッドタイム補償量をスイッチング周波数に応じて設定するようになっている。このように制御することにより、スイッチング周波数によって変化する単位時間当たりのデッドタイム量に応じた補償が行われ、高効率の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るモータ制御装置におけるモータの回転域とスイッチング周期との関係を示すグラフである。
【図３】本発明に係るモータ制御装置におけるスイッチング周波数の切り替えポイントを示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１  モータ
２  スイッチング回路
３  速度センサ
４  電流センサ
５  制御回路
６  スイッチング周期設定部
７  パルス幅変調部
【図１】
2009118603.tif 000003
【図２】
2009118603.tif 000004
【図３】
2009118603.tif 000005