JP2003348875A - 電動機駆動装置 - Google Patents
電動機駆動装置Info
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
- H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S388/907—Specific control circuit element or device
- Y10S388/9072—Bridge circuit
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- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 負荷変動が大きな電動機であっても、確実な
電流制御、起動を行い、信頼性の高い電動機の駆動を実
現する。 【解決手段】 電動機駆動装置は、負荷要素である電動
機４の電流を検出する電流検出器７ａ、７ｂと、検出さ
れた電流を所定の値に制御する電流制御部１２と、電流
制御部１２における制御ゲインを電動機４の電流の振幅
に応じて変更する電流制御ゲイン調整部１６とを備え
る。
電流制御、起動を行い、信頼性の高い電動機の駆動を実
現する。 【解決手段】 電動機駆動装置は、負荷要素である電動
機４の電流を検出する電流検出器７ａ、７ｂと、検出さ
れた電流を所定の値に制御する電流制御部１２と、電流
制御部１２における制御ゲインを電動機４の電流の振幅
に応じて変更する電流制御ゲイン調整部１６とを備え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスＤＣモ
ータなどの電動機を任意の回転数で駆動する電動機駆動
装置に関する。
ータなどの電動機を任意の回転数で駆動する電動機駆動
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、空気調和機における圧縮機などの
電動機を駆動する装置においては、地球環境保護の観点
から消費電力を低減する必要性が大きくなっている。そ
の中の省電力技術の一つとして、ブラシレスＤＣモータ
のような効率の高い電動機を任意の周波数で駆動するイ
ンバータなどが広く一般に使用されている。
電動機を駆動する装置においては、地球環境保護の観点
から消費電力を低減する必要性が大きくなっている。そ
の中の省電力技術の一つとして、ブラシレスＤＣモータ
のような効率の高い電動機を任意の周波数で駆動するイ
ンバータなどが広く一般に使用されている。
【０００３】そのような駆動技術として、電動機の巻線
に流れる電流を電流センサにより検出し、検出された電
流値を用いて電動機のロータの位置を推定し（回転子の
位置の推定は電動機の誘起電圧を推定することにより行
う方法（特開２０００−３５０４８９公報参照）等があ
る）、正弦波駆動する技術が開発されている。このよう
な方法では、効率が高く騒音も低い駆動が可能となる。
また、電動機の出力トルクを高速かつ確実に制御するた
めに、検出された電流値を用いて電動機に流れる電流を
制御する電流制御ループを持った駆動技術も実用化され
ている。
に流れる電流を電流センサにより検出し、検出された電
流値を用いて電動機のロータの位置を推定し（回転子の
位置の推定は電動機の誘起電圧を推定することにより行
う方法（特開２０００−３５０４８９公報参照）等があ
る）、正弦波駆動する技術が開発されている。このよう
な方法では、効率が高く騒音も低い駆動が可能となる。
また、電動機の出力トルクを高速かつ確実に制御するた
めに、検出された電流値を用いて電動機に流れる電流を
制御する電流制御ループを持った駆動技術も実用化され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようなブラシレス
ＤＣモータのような電動機を、電流制御ループにより制
御するような電動機駆動システムにおいては、電動機の
負荷の変化に対し、電動機の巻線に流れる電流値が大き
く変化し、ブラシレスＤＣモータのロータに埋め込まれ
た磁石の特性が変わり、電流制御が安定しないという問
題があった。例えば、負荷が低い場合には安定している
が、負荷が増大するにつれ電流が発振状態になる現象が
発生したり、負荷が高い場合には安定しているが、負荷
が減少するにつれ電流制御の精度が悪くなる現象が発生
したりしていた。
ＤＣモータのような電動機を、電流制御ループにより制
御するような電動機駆動システムにおいては、電動機の
負荷の変化に対し、電動機の巻線に流れる電流値が大き
く変化し、ブラシレスＤＣモータのロータに埋め込まれ
た磁石の特性が変わり、電流制御が安定しないという問
題があった。例えば、負荷が低い場合には安定している
が、負荷が増大するにつれ電流が発振状態になる現象が
発生したり、負荷が高い場合には安定しているが、負荷
が減少するにつれ電流制御の精度が悪くなる現象が発生
したりしていた。
【０００５】このような現象は、ブラシレスＤＣモータ
の磁束が増大し、磁気飽和を生じることにより、電動機
の動特性が変化するために発生するものである。図２、
図３は、ブラシレスＤＣモータの負荷電流に対するイン
ダクタンス値の変化の一例を示すものである。それぞ
れ、電動機の磁石による磁束方向のｑ軸と、それに直交
したｄ軸方向の電流に対するインダクタンス値の変化を
示す実測値である。このように負荷電流によりブラシレ
スＤＣモータの特性が変化し、さらに負荷電流が大きけ
れば大きいほど特性量の変化が増大することが分かる。
この特性量の変化により、電流制御の特性が影響を受け
る。
の磁束が増大し、磁気飽和を生じることにより、電動機
の動特性が変化するために発生するものである。図２、
図３は、ブラシレスＤＣモータの負荷電流に対するイン
ダクタンス値の変化の一例を示すものである。それぞ
れ、電動機の磁石による磁束方向のｑ軸と、それに直交
したｄ軸方向の電流に対するインダクタンス値の変化を
示す実測値である。このように負荷電流によりブラシレ
スＤＣモータの特性が変化し、さらに負荷電流が大きけ
れば大きいほど特性量の変化が増大することが分かる。
この特性量の変化により、電流制御の特性が影響を受け
る。
【０００６】また、電動機のロータの位置を推定し、同
期運転を行う位置センサレス駆動方式においては、起動
時にキャリア周波数をあまり高くすると出力パルス幅が
小さくなり、起動トルクが充分に得られないといった問
題が発生する。特に、「デッドタイム」と呼ばれる、上
下アームのスイッチング素子の同時導通を回避するため
に上下スイッチング素子をともにオフする時間が大きい
ほど、キャリア周波数が増大することによる影響が大き
くなり、起動トルクが低下する。また、センサレス位置
推定においても、パルス幅が小さいことにより位置推定
が良好に実行されないといった問題点も生じる。つま
り、キャリア周波数を大きく設定すると、起動性能が低
下するという問題があった。
期運転を行う位置センサレス駆動方式においては、起動
時にキャリア周波数をあまり高くすると出力パルス幅が
小さくなり、起動トルクが充分に得られないといった問
題が発生する。特に、「デッドタイム」と呼ばれる、上
下アームのスイッチング素子の同時導通を回避するため
に上下スイッチング素子をともにオフする時間が大きい
ほど、キャリア周波数が増大することによる影響が大き
くなり、起動トルクが低下する。また、センサレス位置
推定においても、パルス幅が小さいことにより位置推定
が良好に実行されないといった問題点も生じる。つま
り、キャリア周波数を大きく設定すると、起動性能が低
下するという問題があった。
【０００７】また、ブラシレスＤＣモータの駆動におい
て、電流位相角を制御する場合、その電流位相角はモー
タ効率を最大にすべく最適な位相角に設定する方式が提
案され、実用化されている。例えば、特開２００１−１
１９９７８公報に示す方式においては、電動機の巻線電
流に対し、効率を最大にするための電流位相角を演算
し、最適化を実現していた。しかし、起動時には負荷電
流が大きく変動するため、最適な電流位相角を選択する
ことにより電流位相角が変動し、起動時の不安定性を招
いていた。また、電流位相角を最適値に設定する場合、
その電流位相角が大きく変化する場合には、トルク変動
が大きくなり、駆動が不安定になるといった現象が発生
していた。
て、電流位相角を制御する場合、その電流位相角はモー
タ効率を最大にすべく最適な位相角に設定する方式が提
案され、実用化されている。例えば、特開２００１−１
１９９７８公報に示す方式においては、電動機の巻線電
流に対し、効率を最大にするための電流位相角を演算
し、最適化を実現していた。しかし、起動時には負荷電
流が大きく変動するため、最適な電流位相角を選択する
ことにより電流位相角が変動し、起動時の不安定性を招
いていた。また、電流位相角を最適値に設定する場合、
その電流位相角が大きく変化する場合には、トルク変動
が大きくなり、駆動が不安定になるといった現象が発生
していた。
【０００８】本発明は上記の課題を解決するもので、電
動機負荷が大きく変動するような場合であっても、安定
して電動機のトルクを制御し、さらに通常運転時のキャ
リア周波数を高く設定したい場合や、効率を最適にした
い場合においても、安定起動する電動機駆動装置を提供
することを目的とする。
動機負荷が大きく変動するような場合であっても、安定
して電動機のトルクを制御し、さらに通常運転時のキャ
リア周波数を高く設定したい場合や、効率を最適にした
い場合においても、安定起動する電動機駆動装置を提供
することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の電動
機駆動装置は、電動機に流れる電流を検出する電流検出
手段と、検出された電流を参照しながら、電動機に流れ
る電流を所定値に制御する電流制御手段と、電流制御手
段における制御ゲインを電動機に流れる電流の振幅に応
じて変更する電流制御ゲイン調整手段とを備える。これ
により、負荷電流が大きく変動する場合でも、安定して
電動機の電流制御を実現することができる。
機駆動装置は、電動機に流れる電流を検出する電流検出
手段と、検出された電流を参照しながら、電動機に流れ
る電流を所定値に制御する電流制御手段と、電流制御手
段における制御ゲインを電動機に流れる電流の振幅に応
じて変更する電流制御ゲイン調整手段とを備える。これ
により、負荷電流が大きく変動する場合でも、安定して
電動機の電流制御を実現することができる。
【００１０】本発明に係る第２の電動機駆動装置は、電
動機を駆動するための電圧を発生させる複数個のスイッ
チング素子と、複数個のスイッチング素子を駆動するベ
ースドライバと、スイッチング素子を駆動するためのオ
ン・オフ信号をベースドライバに出力する電圧出力手段
と、スイッチング素子のオン・オフを切り替えるための
キャリア周波数を前記電圧出力手段に出力するキャリア
周波数切替手段とを有する。キャリア周波数切替手段
は、電動機の起動後、所定時間の間はキャリア周波数を
第一の周波数に設定し、所定時間経過後は、キャリア周
波数を異なる第二の周波数に設定する。これにより、通
常運転時のキャリア周波数が高い場合でも、安定した起
動を実現することができる。
動機を駆動するための電圧を発生させる複数個のスイッ
チング素子と、複数個のスイッチング素子を駆動するベ
ースドライバと、スイッチング素子を駆動するためのオ
ン・オフ信号をベースドライバに出力する電圧出力手段
と、スイッチング素子のオン・オフを切り替えるための
キャリア周波数を前記電圧出力手段に出力するキャリア
周波数切替手段とを有する。キャリア周波数切替手段
は、電動機の起動後、所定時間の間はキャリア周波数を
第一の周波数に設定し、所定時間経過後は、キャリア周
波数を異なる第二の周波数に設定する。これにより、通
常運転時のキャリア周波数が高い場合でも、安定した起
動を実現することができる。
【００１１】本発明に係る第３の電動機駆動装置は、電
動機の電流を検出する電流検出手段と、電動機の電流位
相角の設定値を出力する電流位相角設定手段と、電流位
相角設定手段からの設定値に応じた電流位相角を実現す
べく電動機の電流の指令値を演算し出力する電流指令作
成手段と、検出された電流を参照しながら電動機の電流
を前記電流指令作成手段により演算された指令値に制御
する電流制御手段とを備える。電流位相角設定手段は、
電動機の起動後、所定時間の間は電流位相角を所定値に
固定する。これにより、効率を最大にするとともに、安
定した起動を実現することができる。
動機の電流を検出する電流検出手段と、電動機の電流位
相角の設定値を出力する電流位相角設定手段と、電流位
相角設定手段からの設定値に応じた電流位相角を実現す
べく電動機の電流の指令値を演算し出力する電流指令作
成手段と、検出された電流を参照しながら電動機の電流
を前記電流指令作成手段により演算された指令値に制御
する電流制御手段とを備える。電流位相角設定手段は、
電動機の起動後、所定時間の間は電流位相角を所定値に
固定する。これにより、効率を最大にするとともに、安
定した起動を実現することができる。
【００１２】本発明に係る第４の電動機駆動装置は、電
動機の電流を検出する電流検出手段と、電動機の電流位
相角の設定値を出力する電流位相角設定手段と、電流位
相角設定手段からの設定値に応じた電流位相角を実現す
べく電動機の電流の指令値を演算し出力する電流指令作
成手段と、検出された電流を参照しながら電動機の電流
を前記電流指令作成手段により演算された指令値に制御
する電流制御手段とを備える。電流位相角設定手段は、
電流位相角の設定値を、電動機の回転数に応じて設定
し、その際、回転数の変化に対して連続的に滑らかに変
更する。これにより、回転数変動時でも、安定した駆動
を実現することができる。
動機の電流を検出する電流検出手段と、電動機の電流位
相角の設定値を出力する電流位相角設定手段と、電流位
相角設定手段からの設定値に応じた電流位相角を実現す
べく電動機の電流の指令値を演算し出力する電流指令作
成手段と、検出された電流を参照しながら電動機の電流
を前記電流指令作成手段により演算された指令値に制御
する電流制御手段とを備える。電流位相角設定手段は、
電流位相角の設定値を、電動機の回転数に応じて設定
し、その際、回転数の変化に対して連続的に滑らかに変
更する。これにより、回転数変動時でも、安定した駆動
を実現することができる。
【００１３】本発明に係る第５の電動機駆動装置は、電
動機の電流を検出する電流検出手段と、電動機の電流位
相角の設定値を出力する電流位相角設定手段と、電流位
相角設定手段からの設定値に応じた電流位相角を実現す
べく電動機の電流の指令値を演算し出力する電流指令作
成手段と、検出された電流を参照しながら電動機の電流
を前記電流指令作成手段により演算された指令値に制御
する電流制御手段とを備える。電流位相角設定手段は電
流位相角の設定値を、電動機の負荷電流に応じて設定
し、その際、負荷電流の変化に対して連続的に滑らかに
変更する。これにより、電動機の負荷変動時でも、安定
した駆動を実現することができる。
動機の電流を検出する電流検出手段と、電動機の電流位
相角の設定値を出力する電流位相角設定手段と、電流位
相角設定手段からの設定値に応じた電流位相角を実現す
べく電動機の電流の指令値を演算し出力する電流指令作
成手段と、検出された電流を参照しながら電動機の電流
を前記電流指令作成手段により演算された指令値に制御
する電流制御手段とを備える。電流位相角設定手段は電
流位相角の設定値を、電動機の負荷電流に応じて設定
し、その際、負荷電流の変化に対して連続的に滑らかに
変更する。これにより、電動機の負荷変動時でも、安定
した駆動を実現することができる。
【００１４】本発明に係る第６の電動機駆動装置は、電
動機の電流を検出する電流検出手段と、電動機の電流位
相角の設定値を出力する電流位相角設定手段と、電流位
相角設定手段からの設定値に応じた電流位相角を実現す
べく電動機の電流の指令値を演算し出力する電流指令作
成手段と、検出された電流を前記電流指令作成手段によ
り演算された指令値に制御する電流制御手段とを備え
る。電流位相角設定手段は、電流位相角の設定値を時間
経過に応じて切替え、その際、直線的に滑らかに切り替
わるよう設定値を変更する。これにより、電動機の回転
数、負荷変動時でも、安定した駆動を実現することがで
きる。
動機の電流を検出する電流検出手段と、電動機の電流位
相角の設定値を出力する電流位相角設定手段と、電流位
相角設定手段からの設定値に応じた電流位相角を実現す
べく電動機の電流の指令値を演算し出力する電流指令作
成手段と、検出された電流を前記電流指令作成手段によ
り演算された指令値に制御する電流制御手段とを備え
る。電流位相角設定手段は、電流位相角の設定値を時間
経過に応じて切替え、その際、直線的に滑らかに切り替
わるよう設定値を変更する。これにより、電動機の回転
数、負荷変動時でも、安定した駆動を実現することがで
きる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の電動機駆動装置の
実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。
実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。
【００１６】＜電動機駆動装置の構成＞図１は本発明の
電動機駆動装置の構成を示すブロック図である。電動機
駆動装置は、交流電源１からの交流電圧を直流電圧に変
換する整流回路２と、整流回路２からの直流電圧を所望
の交流電圧に変換して電動機４の駆動電圧として出力す
るインバータ回路６と、インバータ回路６を制御するた
めの制御回路３０とからなる。
電動機駆動装置の構成を示すブロック図である。電動機
駆動装置は、交流電源１からの交流電圧を直流電圧に変
換する整流回路２と、整流回路２からの直流電圧を所望
の交流電圧に変換して電動機４の駆動電圧として出力す
るインバータ回路６と、インバータ回路６を制御するた
めの制御回路３０とからなる。
【００１７】インバータ回路６はスイッチング素子５a
〜５fと環流ダイオード６a〜６fとが対になって構成さ
れる。
〜５fと環流ダイオード６a〜６fとが対になって構成さ
れる。
【００１８】制御回路３０は、ベースドライバ１０、正
弦波電圧出力部１１、電流制御部１２、電流指令作成部
１３、速度制御部１４、キャリア周波数切替部１５、電
流制御ゲイン調整部１６、電流位相各設定部１７、２軸
電流変換手段８及び回転子位置速度検出部９を含む。
弦波電圧出力部１１、電流制御部１２、電流指令作成部
１３、速度制御部１４、キャリア周波数切替部１５、電
流制御ゲイン調整部１６、電流位相各設定部１７、２軸
電流変換手段８及び回転子位置速度検出部９を含む。
【００１９】＜電動機駆動装置の動作概要＞以上のよう
に構成される電動機駆動装置の動作を説明する。交流電
源１からの交流電圧は整流回路２により直流電圧に整流
される。整流された直流電圧はインバータ回路６により
３相の交流電圧に変換され、ブラシレスＤＣモータであ
る電動機４に出力される。
に構成される電動機駆動装置の動作を説明する。交流電
源１からの交流電圧は整流回路２により直流電圧に整流
される。整流された直流電圧はインバータ回路６により
３相の交流電圧に変換され、ブラシレスＤＣモータであ
る電動機４に出力される。
【００２０】制御回路３０の動作概要は次のとおりであ
る。制御回路３０に対して外部から電動機の制御におけ
る目標速度が入力される。その入力した目標速度を実現
するための電流指令が電流指令作成部１３により生成さ
れる。このとき、電流位相角については電流位相角設定
部１７により設定され、その設定情報は電流指令作成部
１３に送られる。電流制御部１２は電流指令作成部１３
で作成された電流指令Ｉｄ*、Ｉｑ*と、電流制御ゲイン
調整部１６からの制御信号とに基いて出力電圧値Ｖｄ、
Ｖｑを生成する。この出力電圧値Ｖｄ、Ｖｑと、回転子
位置検出部９からの位置情報とに基いて、正弦波電圧出
力部１１が出力電圧情報を生成し、ベースドライバ１０
に出力する。ベースドライバ１０は正弦波電圧出力部１
１からの出力電圧情報に基いて、所望の出力電圧を得る
ためのインバータ回路６のスイッチング素子５ａ〜５ｆ
のオン・オフを制御するための制御信号を生成する。
る。制御回路３０に対して外部から電動機の制御におけ
る目標速度が入力される。その入力した目標速度を実現
するための電流指令が電流指令作成部１３により生成さ
れる。このとき、電流位相角については電流位相角設定
部１７により設定され、その設定情報は電流指令作成部
１３に送られる。電流制御部１２は電流指令作成部１３
で作成された電流指令Ｉｄ*、Ｉｑ*と、電流制御ゲイン
調整部１６からの制御信号とに基いて出力電圧値Ｖｄ、
Ｖｑを生成する。この出力電圧値Ｖｄ、Ｖｑと、回転子
位置検出部９からの位置情報とに基いて、正弦波電圧出
力部１１が出力電圧情報を生成し、ベースドライバ１０
に出力する。ベースドライバ１０は正弦波電圧出力部１
１からの出力電圧情報に基いて、所望の出力電圧を得る
ためのインバータ回路６のスイッチング素子５ａ〜５ｆ
のオン・オフを制御するための制御信号を生成する。
【００２１】＜電動機駆動装置の各部の詳細な動作＞以
下、電動機駆動装置の各部の動作を詳細に説明する。
下、電動機駆動装置の各部の動作を詳細に説明する。
【００２２】速度制御部１４は外部から電動機４の制御
における目標速度を入力し、その目標速度を実現すべ
く、目標速度と現在の速度の誤差から次式により電流指
令値Ｉ *を演算する。演算方法は一般的なＰＩ制御方式
に基く。 Ｉ*＝Ｇpω×（ω*−ω）＋Ｇiω×Σ（ω*−ω） …（１） ここで、ω*は目標速度、ωは現在の速度、Ｇpωは速度
制御比例ゲイン、Ｇiωは積分ゲインである。
における目標速度を入力し、その目標速度を実現すべ
く、目標速度と現在の速度の誤差から次式により電流指
令値Ｉ *を演算する。演算方法は一般的なＰＩ制御方式
に基く。 Ｉ*＝Ｇpω×（ω*−ω）＋Ｇiω×Σ（ω*−ω） …（１） ここで、ω*は目標速度、ωは現在の速度、Ｇpωは速度
制御比例ゲイン、Ｇiωは積分ゲインである。
【００２３】電流指令作成部１３は、速度制御部１４に
て演算された電流指令値Ｉ*と、電流位相角設定部１７
により設定された電流位相角βとから、ｄ軸電流指令Ｉ
ｄ*、ｑ軸電流指令Ｉｑ*をそれぞれ次式により演算す
る。 Ｉｄ*＝Ｉ*×ｓｉｎ（β） …（２） Ｉｑ*＝Ｉ*×ｃｏｓ（β） …（３） ここで、βは電流位相角である。
て演算された電流指令値Ｉ*と、電流位相角設定部１７
により設定された電流位相角βとから、ｄ軸電流指令Ｉ
ｄ*、ｑ軸電流指令Ｉｑ*をそれぞれ次式により演算す
る。 Ｉｄ*＝Ｉ*×ｓｉｎ（β） …（２） Ｉｑ*＝Ｉ*×ｃｏｓ（β） …（３） ここで、βは電流位相角である。
【００２４】電流検出部７a、７bは、検出した電流から
電動機４の各相の巻線に流れる相電流（ｉｕ、ｉｖ）を
検出する。２軸電流変換部８は、電流検出部７a、７bに
より検出された電動機４の相電流ｉｕ、ｉｖを、次式
（４）により電動機４のマグネットトルクに寄与するｑ
軸電流Ｉｑと、磁束に寄与するｄ軸電流Ｉｄの２軸電流
に変換する。
電動機４の各相の巻線に流れる相電流（ｉｕ、ｉｖ）を
検出する。２軸電流変換部８は、電流検出部７a、７bに
より検出された電動機４の相電流ｉｕ、ｉｖを、次式
（４）により電動機４のマグネットトルクに寄与するｑ
軸電流Ｉｑと、磁束に寄与するｄ軸電流Ｉｄの２軸電流
に変換する。
【００２５】電流制御部１２は、電流指令Ｉｄ*、Ｉｑ*
と、２軸電流変換部８からの検出電流値Ｉｄ、Ｉｑとを
用いて、電流指令を実現すべく以下の式により制御演算
を行い、出力電圧Ｖｄ、Ｖｑを出力する。 Ｖｄ＝Ｇpd×（Ｉｄ*−Ｉｄ）＋Ｇid×Σ（Ｉｄ*−Ｉｄ） …（５） Ｖｑ＝Ｇpq×（Ｉｑ*−Ｉｑ）＋Ｇiq×Σ（Ｉｑ*−Ｉｑ） …（６） ここで、Ｖｄ、Ｖｑはそれぞれｄ軸電圧、ｑ軸電圧、Ｇ
pd、Ｇidはそれぞれｄ軸電流制御比例ゲイン、積分ゲイ
ン、Ｇpq、Ｇiqはそれぞれｑ軸電流制御比例ゲイン、積
分ゲインである。
と、２軸電流変換部８からの検出電流値Ｉｄ、Ｉｑとを
用いて、電流指令を実現すべく以下の式により制御演算
を行い、出力電圧Ｖｄ、Ｖｑを出力する。 Ｖｄ＝Ｇpd×（Ｉｄ*−Ｉｄ）＋Ｇid×Σ（Ｉｄ*−Ｉｄ） …（５） Ｖｑ＝Ｇpq×（Ｉｑ*−Ｉｑ）＋Ｇiq×Σ（Ｉｑ*−Ｉｑ） …（６） ここで、Ｖｄ、Ｖｑはそれぞれｄ軸電圧、ｑ軸電圧、Ｇ
pd、Ｇidはそれぞれｄ軸電流制御比例ゲイン、積分ゲイ
ン、Ｇpq、Ｇiqはそれぞれｑ軸電流制御比例ゲイン、積
分ゲインである。
【００２６】正弦波電圧出力部１１は、インバータ回路
６において出力電圧Ｖｄ、Ｖｑが出力されるように、回
転子位置速度検出部９により推定された回転子磁極位置
の情報に基づいて、電動機４を駆動するためのドライブ
信号をベースドライバ１０に出力する。ベースドライバ
１０は、そのドライブ信号に従って、スイッチング素子
を駆動するための信号を、各スイッチング素子５a〜５f
に出力する。これにより、電動機４が目標速度にて駆動
される。
６において出力電圧Ｖｄ、Ｖｑが出力されるように、回
転子位置速度検出部９により推定された回転子磁極位置
の情報に基づいて、電動機４を駆動するためのドライブ
信号をベースドライバ１０に出力する。ベースドライバ
１０は、そのドライブ信号に従って、スイッチング素子
を駆動するための信号を、各スイッチング素子５a〜５f
に出力する。これにより、電動機４が目標速度にて駆動
される。
【００２７】回転子位置速度検出部９は、電動機４の回
転子の位置、速度を推定して検出する。電流検出部７a
〜７bにより検出された電流から電動機４の各相の巻線
に流れる相電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）が得られる。ま
た、正弦波電圧出力部１１により出力される電圧から、
各相の巻線に印加される相電圧（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ）が
求められる。原理的には、これらの値から、下記式
（７）、（８）、（９）の演算により、各相の巻線に誘
起される誘起電圧値ｅｕ、ｅｖ、ｅｗが推定される。 ｅｕ＝ｖｕ−Ｒ・ｉｕ−Ｌ・ｄ／ｄｔ（ｉｕ） …（７） ｅｖ＝ｖｖ−Ｒ・ｉｖ−Ｌ・ｄ／ｄｔ（ｉｖ） …（８） ｅｗ＝ｖｗ−Ｒ・ｉｗ−Ｌ・ｄ／ｄｔ（ｉｗ） …（９） ここで、Ｒは抵抗、Ｌはインダクタンスである。また、
ｄ／ｄｔは時間微分を行なう演算子を示す。
転子の位置、速度を推定して検出する。電流検出部７a
〜７bにより検出された電流から電動機４の各相の巻線
に流れる相電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）が得られる。ま
た、正弦波電圧出力部１１により出力される電圧から、
各相の巻線に印加される相電圧（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ）が
求められる。原理的には、これらの値から、下記式
（７）、（８）、（９）の演算により、各相の巻線に誘
起される誘起電圧値ｅｕ、ｅｖ、ｅｗが推定される。 ｅｕ＝ｖｕ−Ｒ・ｉｕ−Ｌ・ｄ／ｄｔ（ｉｕ） …（７） ｅｖ＝ｖｖ−Ｒ・ｉｖ−Ｌ・ｄ／ｄｔ（ｉｖ） …（８） ｅｗ＝ｖｗ−Ｒ・ｉｗ−Ｌ・ｄ／ｄｔ（ｉｗ） …（９） ここで、Ｒは抵抗、Ｌはインダクタンスである。また、
ｄ／ｄｔは時間微分を行なう演算子を示す。
【００２８】以上のように推定された誘起電圧値ｅｕ、
ｅｖ、ｅｗから、回転子の位置と速度を推定する。これ
は、電動機駆動装置が認識している推定角度θｍを誘起
電圧の誤差を用いて補正することにより、真値に収束さ
せるものである。また、推定角度θｍから、推定速度ω
ｍを得る。
ｅｖ、ｅｗから、回転子の位置と速度を推定する。これ
は、電動機駆動装置が認識している推定角度θｍを誘起
電圧の誤差を用いて補正することにより、真値に収束さ
せるものである。また、推定角度θｍから、推定速度ω
ｍを得る。
【００２９】最初に、各相の誘起電圧基準値（ｅｕｍ、
ｅｖｍ、ｅｗｍ）を以下の式で求める。 ｅｕｍ＝ｅｍ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ） ｅｖｍ＝ｅｍ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ−１２０°） …（１０） ｅｗｍ＝ｅｍ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ−２４０°） ここで、ｅｍ（誘起電圧振幅値）は、推定誘起電圧ｅ
ｕ、ｅｖ、ｅｗの振幅値と一致させることにより求め
る。
ｅｖｍ、ｅｗｍ）を以下の式で求める。 ｅｕｍ＝ｅｍ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ） ｅｖｍ＝ｅｍ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ−１２０°） …（１０） ｅｗｍ＝ｅｍ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ−２４０°） ここで、ｅｍ（誘起電圧振幅値）は、推定誘起電圧ｅ
ｕ、ｅｖ、ｅｗの振幅値と一致させることにより求め
る。
【００３０】このようにして求めた誘起電圧基準値（ｅ
ｕｍ、ｅｖｍ、ｅｗｍ）と推定誘起電圧値（ｅｕ、ｅ
ｖ、ｅｗ）との偏差εを求める。次式（１１）のよう
に、推定誘起電圧値ｅｓから誘起電圧基準値ｅｓｍを減
算したものを偏差εにする。 ε＝ｅｓ−ｅｓｍ （ｓ：相 ｕ／ｖ／ｗ） …（１１）
ｕｍ、ｅｖｍ、ｅｗｍ）と推定誘起電圧値（ｅｕ、ｅ
ｖ、ｅｗ）との偏差εを求める。次式（１１）のよう
に、推定誘起電圧値ｅｓから誘起電圧基準値ｅｓｍを減
算したものを偏差εにする。 ε＝ｅｓ−ｅｓｍ （ｓ：相 ｕ／ｖ／ｗ） …（１１）
【００３１】この偏差が０になれば推定角度θｍが真値
になるので、偏差εを０に収斂させるように推定角度θ
ｍを偏差を用いてＰＩ演算などを用いて補正する。ま
た、推定角度θｍの変動値を演算することにより推定速
度ωｍを得る。
になるので、偏差εを０に収斂させるように推定角度θ
ｍを偏差を用いてＰＩ演算などを用いて補正する。ま
た、推定角度θｍの変動値を演算することにより推定速
度ωｍを得る。
【００３２】電流制御ゲイン調整部１６の動作について
説明する。電流制御部１２の制御ゲイン（Ｇpd、Ｇid、
Ｇpq、Ｇiq）の最適値（Ｇ~pd、Ｇ~id、Ｇ~pq、Ｇ~iq）
は、電流制御ループの応答性、安定性から電動機４の特
性値を用いて理論的に以下の式により得られる。 Ｇ~pd＝２×ω×ζ×Ｌｄ−Ｒ …（１２） Ｇ~id＝Ｌｄ×ω2 …（１３） Ｇ~pq＝２×ω×ζ×Ｌｑ−Ｒ …（１４） Ｇ~iq＝Ｌｑ×ω2 …（１５） ここで、ωは電流制御角周波数、Ｒはモータ抵抗、ζは
減衰係数を表す。
説明する。電流制御部１２の制御ゲイン（Ｇpd、Ｇid、
Ｇpq、Ｇiq）の最適値（Ｇ~pd、Ｇ~id、Ｇ~pq、Ｇ~iq）
は、電流制御ループの応答性、安定性から電動機４の特
性値を用いて理論的に以下の式により得られる。 Ｇ~pd＝２×ω×ζ×Ｌｄ−Ｒ …（１２） Ｇ~id＝Ｌｄ×ω2 …（１３） Ｇ~pq＝２×ω×ζ×Ｌｑ−Ｒ …（１４） Ｇ~iq＝Ｌｑ×ω2 …（１５） ここで、ωは電流制御角周波数、Ｒはモータ抵抗、ζは
減衰係数を表す。
【００３３】上式より制御ゲインの最適値は、近似的に
ブラシレスＤＣモータのインダクタンス値Ｌｄ、Ｌｑに
比例すると考えられる。また、インダクタンス値Ｌｄ、
Ｌｑはモータを流れる電流値Ｉｄ、Ｉｑに応じて変化す
る。すなわち、インダクタンス値Ｌｄ、Ｌｑは図２、図
３に示すようにモータ電流が大きくなるにつれ磁気飽和
により減少していく。以上のことから、電流制御ゲイン
を、図２、図３に示すような電流値ＩｄまたはＩｑに対
するインダクタンス値Ｌｄ、Ｌｑの変化に対応させて同
様に変化させることにより、モータ電流をほぼ最適に制
御することが可能であると考えられる。電流制御ゲイン
調整部１６は、この原理に基き電流制御ゲインＧｄ、Ｇ
ｑをそれぞれ電流値Ｉｄ、Ｉｑに対して図４に示すよう
に直線的に変化させることにより、どのような負荷の場
合でも電流制御を最適に保持することを可能とする。
ブラシレスＤＣモータのインダクタンス値Ｌｄ、Ｌｑに
比例すると考えられる。また、インダクタンス値Ｌｄ、
Ｌｑはモータを流れる電流値Ｉｄ、Ｉｑに応じて変化す
る。すなわち、インダクタンス値Ｌｄ、Ｌｑは図２、図
３に示すようにモータ電流が大きくなるにつれ磁気飽和
により減少していく。以上のことから、電流制御ゲイン
を、図２、図３に示すような電流値ＩｄまたはＩｑに対
するインダクタンス値Ｌｄ、Ｌｑの変化に対応させて同
様に変化させることにより、モータ電流をほぼ最適に制
御することが可能であると考えられる。電流制御ゲイン
調整部１６は、この原理に基き電流制御ゲインＧｄ、Ｇ
ｑをそれぞれ電流値Ｉｄ、Ｉｑに対して図４に示すよう
に直線的に変化させることにより、どのような負荷の場
合でも電流制御を最適に保持することを可能とする。
【００３４】なお、図４においては、電流値Ｉｄ（また
はＩｑ）に対する電流制御ゲイン調整係数Ｋｄ（または
Ｋｑ）の変化を示している。ここで、電流制御ゲインＧ
ｄとその調整係数Ｋｄは次の関係がある。電流制御ゲイ
ンＧｑとその調整係数Ｋｑについても同様である。 Ｇｄ＝Ｋｄ×Ｇｄ0 （Ｇｄ0はＧｄの最大値） …（１６）
はＩｑ）に対する電流制御ゲイン調整係数Ｋｄ（または
Ｋｑ）の変化を示している。ここで、電流制御ゲインＧ
ｄとその調整係数Ｋｄは次の関係がある。電流制御ゲイ
ンＧｑとその調整係数Ｋｑについても同様である。 Ｇｄ＝Ｋｄ×Ｇｄ0 （Ｇｄ0はＧｄの最大値） …（１６）
【００３５】また、図４に示す調整係数Ｋｄを式で示す
と次の様になる（Ｋｑの場合も同様である。）。 Ｉ≦Ｉdsのとき、 Ｋd＝１．０ …（１７ａ） Ｉds＜Ｉ≦Ｉdeのとき、 Ｋd＝α・Ｉ＋β …（１７ｂ） 但し、α＝（Ｋdmin−１）／（Ｉde−Ｉds）、β＝１−α・Ｉds Ｉ＞Ｉdeのとき、 Ｋd＝Ｋdmin …（１７ｃ）
と次の様になる（Ｋｑの場合も同様である。）。 Ｉ≦Ｉdsのとき、 Ｋd＝１．０ …（１７ａ） Ｉds＜Ｉ≦Ｉdeのとき、 Ｋd＝α・Ｉ＋β …（１７ｂ） 但し、α＝（Ｋdmin−１）／（Ｉde−Ｉds）、β＝１−α・Ｉds Ｉ＞Ｉdeのとき、 Ｋd＝Ｋdmin …（１７ｃ）
【００３６】次に、キャリア周波数切替部１５の動作に
ついて説明する。キャリア周波数切替部１５は、スイッ
チング素子５ａ〜５ｆのＰＷＭ制御におけるスイッチン
グパルス間隔を決定する周波数である「キャリア周波
数」Ｆｃを制御する。パルスデューティＤのパルスを出
力する場合、そのパルス幅Ｗは、以下の式で表される。 Ｗ＝Ｄ／Ｆｃ …（１８）
ついて説明する。キャリア周波数切替部１５は、スイッ
チング素子５ａ〜５ｆのＰＷＭ制御におけるスイッチン
グパルス間隔を決定する周波数である「キャリア周波
数」Ｆｃを制御する。パルスデューティＤのパルスを出
力する場合、そのパルス幅Ｗは、以下の式で表される。 Ｗ＝Ｄ／Ｆｃ …（１８）
【００３７】従って、キャリア周波数Ｆｃが大きければ
大きいほど、パルス幅Ｗは小さくなる。キャリア周波数
を大きく設定し、パルス幅Ｗが小さくなることにより、
従来技術で説明したような起動性能の低下の問題があっ
た。
大きいほど、パルス幅Ｗは小さくなる。キャリア周波数
を大きく設定し、パルス幅Ｗが小さくなることにより、
従来技術で説明したような起動性能の低下の問題があっ
た。
【００３８】これに対応すべく、本実施形態におけるキ
ャリア周波数切替部１５は、図５に示すようにキャリア
周波数を切り替える。つまり、起動後、しばらくの間
は、低いキャリア周波数Ｆc1にて駆動を行い、所定の時
間（Ｔst）経過後に、目標速度に応じて求まる高いキャ
リア周波数Ｆc2に切り替える。これにより、安定した起
動を実現し、かつ、駆動が安定した後に通常運転にて使
用したいキャリア周波数での運転を実現する。
ャリア周波数切替部１５は、図５に示すようにキャリア
周波数を切り替える。つまり、起動後、しばらくの間
は、低いキャリア周波数Ｆc1にて駆動を行い、所定の時
間（Ｔst）経過後に、目標速度に応じて求まる高いキャ
リア周波数Ｆc2に切り替える。これにより、安定した起
動を実現し、かつ、駆動が安定した後に通常運転にて使
用したいキャリア周波数での運転を実現する。
【００３９】次に、電流位相角設定部１７の動作につい
て説明する。電流位相角設定部１７はモータ電流の位相
角（電流位相角）を設定する。電流位相角を変化させる
ことによりブラシレスＤＣモータのモータ効率が変化す
る。図６は、ブラシレスＤＣモータの電流位相角βに対
するモータ効率ηの変化の例を３つの電動機負荷Ｌ１、
Ｌ２、Ｌ３（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３）に対して示した図であ
る。同図より、ある負荷に対してモータ効率が最大とな
る電流位相角が存在し、そのモータ効率が最大となる電
流位相角の値は負荷の大きさによって変化することがわ
かる。例えば、負荷Ｌ１の場合には電流位相角β１でモ
ータ効率は最大値η１となるが、負荷Ｌ３の場合は、電
流位相角β３でモータ効率は最大値η３となる。このよ
うに負荷の大きさにより、最大モータ効率を与える電流
位相角は変化する。従って、通常運転時には、電流位相
角を、そのときの負荷に対して最大効率が得られるよう
な最適値に設定することが望ましい。
て説明する。電流位相角設定部１７はモータ電流の位相
角（電流位相角）を設定する。電流位相角を変化させる
ことによりブラシレスＤＣモータのモータ効率が変化す
る。図６は、ブラシレスＤＣモータの電流位相角βに対
するモータ効率ηの変化の例を３つの電動機負荷Ｌ１、
Ｌ２、Ｌ３（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３）に対して示した図であ
る。同図より、ある負荷に対してモータ効率が最大とな
る電流位相角が存在し、そのモータ効率が最大となる電
流位相角の値は負荷の大きさによって変化することがわ
かる。例えば、負荷Ｌ１の場合には電流位相角β１でモ
ータ効率は最大値η１となるが、負荷Ｌ３の場合は、電
流位相角β３でモータ効率は最大値η３となる。このよ
うに負荷の大きさにより、最大モータ効率を与える電流
位相角は変化する。従って、通常運転時には、電流位相
角を、そのときの負荷に対して最大効率が得られるよう
な最適値に設定することが望ましい。
【００４０】これを実現するために本実施形態の電流位
相角設定部１７は、運転回転数ω（目標速度に対応）及
びモータ負荷電流Ｉ（速度指令Ｉ*に対応）に対し、以
下に示すように電流位相角βを設定する。
相角設定部１７は、運転回転数ω（目標速度に対応）及
びモータ負荷電流Ｉ（速度指令Ｉ*に対応）に対し、以
下に示すように電流位相角βを設定する。
【００４１】まず、電流位相角設定部１７は、運転回転
数ωに対して電流位相角βを図７に示すように設定す
る。つまり、低速域においては、電流位相角βを起動時
及び低負荷時に最適な値である電流位相角β１に設定
し、中速域においては、定常負荷時に最適な値である電
流位相角β２に設定し、高速域においては、最高回転数
を、弱め界磁制御により実現するための電流位相角β３
に設定する。
数ωに対して電流位相角βを図７に示すように設定す
る。つまり、低速域においては、電流位相角βを起動時
及び低負荷時に最適な値である電流位相角β１に設定
し、中速域においては、定常負荷時に最適な値である電
流位相角β２に設定し、高速域においては、最高回転数
を、弱め界磁制御により実現するための電流位相角β３
に設定する。
【００４２】ところで、回転数の変化に対し電流位相角
βを急激に変更すると、出力トルクが急激に変動する。
図９に電流位相角に対する出力トルクの変動の一例を示
す。同図に示すように電流位相角βが変化すると出力ト
ルクが変動するため、急激に電流位相角βを変動させる
と出力トルクが急激に変動し、駆動が不安定になるとい
う問題がある。図１０は従来の電流位相角の設定方法を
示すものである。この方法では、電流位相角は効率向
上、最高回転数アップの目的のために設定されている
が、電流位相角は回転数に対して段階的に切替えられる
ため、回転数の変動時には電流位相角の変動によりトル
クが大きく変動し、駆動が不安定となっていた。そこ
で、そのような不安定現象を回避するために、本実施形
態による電流位相角設定部１７は、電流位相角の回転数
による変更を充分滑らかに直線的に行い、加速時および
減速時にトルクが急変することなく、安定した加減速を
実現する。すなわち、図７に示すように、電流位相角β
１からβ２へ、β２からβ３へ切替える際は、ω１から
ω２へ、ω３からω４への移行期間を設け、その移行期
間の間、位相角を連続的に滑らかに変化させるようにし
ている。
βを急激に変更すると、出力トルクが急激に変動する。
図９に電流位相角に対する出力トルクの変動の一例を示
す。同図に示すように電流位相角βが変化すると出力ト
ルクが変動するため、急激に電流位相角βを変動させる
と出力トルクが急激に変動し、駆動が不安定になるとい
う問題がある。図１０は従来の電流位相角の設定方法を
示すものである。この方法では、電流位相角は効率向
上、最高回転数アップの目的のために設定されている
が、電流位相角は回転数に対して段階的に切替えられる
ため、回転数の変動時には電流位相角の変動によりトル
クが大きく変動し、駆動が不安定となっていた。そこ
で、そのような不安定現象を回避するために、本実施形
態による電流位相角設定部１７は、電流位相角の回転数
による変更を充分滑らかに直線的に行い、加速時および
減速時にトルクが急変することなく、安定した加減速を
実現する。すなわち、図７に示すように、電流位相角β
１からβ２へ、β２からβ３へ切替える際は、ω１から
ω２へ、ω３からω４への移行期間を設け、その移行期
間の間、位相角を連続的に滑らかに変化させるようにし
ている。
【００４３】さらに、電流位相角設定部１７は電流位相
追加角Δβを設定する。電流位相追加角Δβは図８に示
すようにモータ電流（負荷電流）Ｉの変化に対して直線
的に変化するよう設定される。電流位相追加角Δβと、
先に求めた電流位相角βとから次式（１７）に従い、電
流位相角βを設定する。 β＝β＋Δβ …（１９） （すなわち、β（ω,Ｉ）＝β（ω）＋Δβ（Ｉ））
追加角Δβを設定する。電流位相追加角Δβは図８に示
すようにモータ電流（負荷電流）Ｉの変化に対して直線
的に変化するよう設定される。電流位相追加角Δβと、
先に求めた電流位相角βとから次式（１７）に従い、電
流位相角βを設定する。 β＝β＋Δβ …（１９） （すなわち、β（ω,Ｉ）＝β（ω）＋Δβ（Ｉ））
【００４４】このように、モータ電流（負荷電流）Ｉに
応じて電流位相追加角Δβを設定することにより、電流
位相角βを、図６に示すような負荷に応じて変化する、
最大効率を与える位相角の値に設定することができる。
また、図８に示すように、電流位相追加角Δβをモータ
電流（負荷電流）に対して直線的に滑らかに変化するよ
う設定することにより、負荷変動時にもトルクが急変す
ることなく、安定した駆動が実現できる。
応じて電流位相追加角Δβを設定することにより、電流
位相角βを、図６に示すような負荷に応じて変化する、
最大効率を与える位相角の値に設定することができる。
また、図８に示すように、電流位相追加角Δβをモータ
電流（負荷電流）に対して直線的に滑らかに変化するよ
う設定することにより、負荷変動時にもトルクが急変す
ることなく、安定した駆動が実現できる。
【００４５】通常運転時には、上記のような方法で回転
数及びモータ電流に応じて電流位相角βが、モータ効率
が最大になるように設定される。
数及びモータ電流に応じて電流位相角βが、モータ効率
が最大になるように設定される。
【００４６】一方、起動時には、回転子位置速度検出部
９によるロータの位置推定が収束するためにはある程度
の時間がかかる。このため、ロータの位置推定値は誤差
を含むことになる。また、起動時には、電動機４の電流
値も大きく変動する。従って、起動時に、電流位相角β
を通常運転時と同様に、回転数ωと負荷Ｉに応じて設定
していたのでは、電流位相角βが変動し、駆動トルクが
安定せず、起動が不安定になるという問題がある。
９によるロータの位置推定が収束するためにはある程度
の時間がかかる。このため、ロータの位置推定値は誤差
を含むことになる。また、起動時には、電動機４の電流
値も大きく変動する。従って、起動時に、電流位相角β
を通常運転時と同様に、回転数ωと負荷Ｉに応じて設定
していたのでは、電流位相角βが変動し、駆動トルクが
安定せず、起動が不安定になるという問題がある。
【００４７】そこで、本実施形態による電動機駆動装置
における電流位相角設定部１７は、このような問題に対
応するため、図１１に示すように電流位相角βを設定す
る。すなわち、起動後、所定時間（Ｔst）までは、電流
位相角βを所定の値（βｓ）に設定して固定する。そし
て、所定時間（Ｔst）経過後は、電流位相角βを、図
７、図８を参照して説明した原理に基き、最大効率を与
える位相角の値（最適値）β１、β２、β３、β４に順
次設定していく。その際、電流位相角は急激に変化させ
ないよう緩やかに切替える。すなわち、電流位相角の時
間に対する変化を充分滑らかにすなわち略直線的に変化
させる。例えば、電流位相角をβ１からβ２に切替える
際には、いきなりβ１からβ２に段階的に急激に変化さ
せるのではなく、β１からβ２に連続的に緩やかに変化
させる。これにより、電流位相角の急激な変化によるト
ルク変動を抑えて安定した駆動を実現する。
における電流位相角設定部１７は、このような問題に対
応するため、図１１に示すように電流位相角βを設定す
る。すなわち、起動後、所定時間（Ｔst）までは、電流
位相角βを所定の値（βｓ）に設定して固定する。そし
て、所定時間（Ｔst）経過後は、電流位相角βを、図
７、図８を参照して説明した原理に基き、最大効率を与
える位相角の値（最適値）β１、β２、β３、β４に順
次設定していく。その際、電流位相角は急激に変化させ
ないよう緩やかに切替える。すなわち、電流位相角の時
間に対する変化を充分滑らかにすなわち略直線的に変化
させる。例えば、電流位相角をβ１からβ２に切替える
際には、いきなりβ１からβ２に段階的に急激に変化さ
せるのではなく、β１からβ２に連続的に緩やかに変化
させる。これにより、電流位相角の急激な変化によるト
ルク変動を抑えて安定した駆動を実現する。
【００４８】なお、上記の実施形態においては、電動機
の相電流を検出する２つの電流検出器７ａ、７ｂを推定
に使用しているが、直流部に流れる電流を検出する等の
手段を用いてもよい。
の相電流を検出する２つの電流検出器７ａ、７ｂを推定
に使用しているが、直流部に流れる電流を検出する等の
手段を用いてもよい。
【００４９】また、上記の実施形態においては、外部か
ら与えられた目標速度に対して、電動機４の速度が追従
するように速度制御が行われているが、電動機４のトル
クを制御する等の制御を用いてもよい。
ら与えられた目標速度に対して、電動機４の速度が追従
するように速度制御が行われているが、電動機４のトル
クを制御する等の制御を用いてもよい。
【００５０】
【発明の効果】本発明の電動機駆動装置によれば、負荷
電流の大きさに対して電流制御のゲインを変更すること
により、負荷が大きく変動する場合でも、安定して電動
機の電流制御を実現するものである。
電流の大きさに対して電流制御のゲインを変更すること
により、負荷が大きく変動する場合でも、安定して電動
機の電流制御を実現するものである。
【００５１】また、キャリア周波数を、起動後、所定時
間経過までは予め与えられた第一の設定値に設定し、そ
の後は、異なる第二の設定値に設定することにより、通
常運転時のキャリア周波数が高い場合でも、安定した起
動を実現するものである。
間経過までは予め与えられた第一の設定値に設定し、そ
の後は、異なる第二の設定値に設定することにより、通
常運転時のキャリア周波数が高い場合でも、安定した起
動を実現するものである。
【００５２】また、電流位相角を起動後、所定の時間は
予め与えられた第一の設定値に設定することにより、安
定した起動を実現するものである。
予め与えられた第一の設定値に設定することにより、安
定した起動を実現するものである。
【００５３】また、電流位相角を、電動機の回転数に応
じた最適な設定値に設定するとともに、回転数の変化に
対して直線的に滑らかに変更することにより、回転数変
動時でも、安定した駆動を実現するものである。
じた最適な設定値に設定するとともに、回転数の変化に
対して直線的に滑らかに変更することにより、回転数変
動時でも、安定した駆動を実現するものである。
【００５４】また、電流位相角を、電動機の負荷電流に
応じた最適な設定値に設定するとともに、負荷電流の変
化に対し直線的に滑らかに変更することにより、負荷変
動時でも、安定した駆動を実現するものである。
応じた最適な設定値に設定するとともに、負荷電流の変
化に対し直線的に滑らかに変更することにより、負荷変
動時でも、安定した駆動を実現するものである。
【００５５】また、電流位相角を、所定の負荷に対して
最大効率を与える設定値に設定するとともに、時間に対
して直線的に滑らかに変更していくことにより、電動機
の回転数や負荷の変動時でも、安定した駆動を実現する
ものである。
最大効率を与える設定値に設定するとともに、時間に対
して直線的に滑らかに変更していくことにより、電動機
の回転数や負荷の変動時でも、安定した駆動を実現する
ものである。
【図１】 本発明の電動機駆動装置の一実施例の構成を
示すブロック図
示すブロック図
【図２】 ブラシレスＤＣモータの負荷電流に対するイ
ンダクタンス値（ｑ軸）の変化の一例を示す図
ンダクタンス値（ｑ軸）の変化の一例を示す図
【図３】 ブラシレスＤＣモータの負荷電流に対するイ
ンダクタンス値（ｄ軸）の変化の一例を示す図
ンダクタンス値（ｄ軸）の変化の一例を示す図
【図４】 本発明の電流制御ゲイン調整手段における電
流制御ゲインの設定方法の一例を示す特性図
流制御ゲインの設定方法の一例を示す特性図
【図５】 本発明のキャリア周波数切替手段におけるキ
ャリア周波数の設定方法の一例を示す特性図
ャリア周波数の設定方法の一例を示す特性図
【図６】 ブラシレスＤＣモータの電流位相角に対する
モータ効率の変化の一例を示す図
モータ効率の変化の一例を示す図
【図７】 本発明の電流位相角設定手段における運転
回転数に対する電流位相角の設定方法の一例を示す特性
図
回転数に対する電流位相角の設定方法の一例を示す特性
図
【図８】 本発明の電流位相角設定手段における負荷電
流に対する電流位相角の設定方法の一例を示す特性図
流に対する電流位相角の設定方法の一例を示す特性図
【図９】 ブラシレスＤＣモータの電流位相角に対する
出力トルクの変動の一例を示す図
出力トルクの変動の一例を示す図
【図１０】 従来の回転数に対する電流位相角の設定方
法の一例を示す特性図
法の一例を示す特性図
【図１１】 本発明の電流位相角設定手段における電流
位相角の設定方法の一例を示す特性図
位相角の設定方法の一例を示す特性図
１ 交流電源
２ 整流回路
３ 電動機駆動装置
４ 電動機
５a〜５f スイッチング素子
６a〜６f 環流ダイオード
７a〜７b 電流検出器
８ ２軸電流変換部
９ 回転子位置速度検出部
１０ ベースドライバ
１１ 正弦波電圧出力部
１２ 電流制御部
１３ 電流指令作成部
１４ 速度制御部
１５ キャリア周波数切替部
１６ 電流制御ゲイン調整部
１７ 電流位相角設定部
Claims (12)
- 【請求項１】 電動機に流れる電流を検出する電流検出
手段と、 検出された電流を参照しながら、電動機に流れる電流を
所定値に制御する電流制御手段と、 該電流制御手段における制御ゲインを電動機に流れる電
流の振幅に応じて変更する電流制御ゲイン調整手段とを
備えたことを特徴とする電動機駆動装置。 - 【請求項２】 前記電流制御ゲイン調整手段は、電流の
振幅値に対するゲインの値の関係を表す所定の近似式に
基づいて制御ゲインを演算することを特徴とする請求項
１記載の電動機駆動装置。 - 【請求項３】 前記電流制御ゲイン調整手段は、電流の
振幅が大きいほど制御ゲインを小さくし、電流の振幅が
小さいほど制御ゲインを大きくすることを特徴とする請
求項１または２に記載の電動機駆動装置。 - 【請求項４】 電動機を駆動するための電圧を発生させ
る複数個のスイッチング素子と、 前記複数個のスイッチング素子を駆動するベースドライ
バと、 前記スイッチング素子を駆動するためのオン・オフ信号
をベースドライバに出力する電圧出力手段と、 前記スイッチング素子のオン・オフを切り替えるための
キャリア周波数を前記電圧出力手段に出力するキャリア
周波数切替手段とを有し、 前記キャリア周波数切替手段は、前記電動機の起動後、
所定時間の間はキャリア周波数を第一の周波数に設定
し、所定時間経過後は、キャリア周波数を異なる第二の
周波数に設定することを特徴とする電動機駆動装置。 - 【請求項５】 前記キャリア周波数切替手段により設定
されるキャリア周波数の第一の周波数が第二の周波数よ
り小さいことを特徴とする請求項４記載の電動機駆動装
置。 - 【請求項６】 電動機の電流を検出する電流検出手段
と、 電動機の電流位相角の設定値を出力する電流位相角設定
手段と、 該電流位相角設定手段からの設定値に応じた電流位相角
を実現すべく電動機の電流の指令値を演算し出力する電
流指令作成手段と、 検出された電流を参照しながら電動機の電流を前記電流
指令作成手段により演算された指令値に制御する電流制
御手段とを備え、 前記電流位相角設定手段は、前記電動機の起動後、所定
時間の間は電流位相角を所定値に固定することを特徴と
する電動機駆動装置。 - 【請求項７】 電動機の電流を検出する電流検出手段
と、 電動機の電流位相角の設定値を出力する電流位相角設定
手段と、 該電流位相角設定手段からの設定値に応じた電流位相角
を実現すべく電動機の電流の指令値を演算し出力する電
流指令作成手段と、 検出された電流を参照しながら電動機の電流を前記電流
指令作成手段により演算された指令値に制御する電流制
御手段とを備え、 前記電流位相角設定手段は、電流位相角の設定値を、前
記電動機の回転数に応じて設定し、その際、回転数の変
化に対して連続的に滑らかに変更することを特徴とする
電動機駆動装置。 - 【請求項８】 前記電流位相角設定手段は電流位相角の
設定値を、前記電動機の回転数に応じた、電動機の効率
を最大にする電流位相角に設定することを特徴とする請
求項７記載の電動機駆動装置。 - 【請求項９】 電動機の電流を検出する電流検出手段
と、 電動機の電流位相角の設定値を出力する電流位相角設定
手段と、 該電流位相角設定手段からの設定値に応じた電流位相角
を実現すべく電動機の電流の指令値を演算し出力する電
流指令作成手段と、 検出された電流を参照しながら電動機の電流を前記電流
指令作成手段により演算された指令値に制御する電流制
御手段とを備え、 前記電流位相角設定手段は電流位相角の設定値を、前記
電動機の負荷電流に応じて設定し、その際、負荷電流の
変化に対して連続的に滑らかに変更することを特徴とす
る電動機駆動装置。 - 【請求項１０】 前記電流位相角設定手段は電流位相角
の設定値を、前記電動機の負荷電流に応じた、電動機の
効率を最大にする電流位相角に設定することを特徴とす
る請求項９記載の電動機駆動装置。 - 【請求項１１】 電動機の電流を検出する電流検出手段
と、 電動機の電流位相角の設定値を出力する電流位相角設定
手段と、 該電流位相角設定手段からの設定値に応じた電流位相角
を実現すべく電動機の電流の指令値を演算し出力する電
流指令作成手段と、 検出された電流を前記電流指令作成手段により演算され
た指令値に制御する電流制御手段とを備え、 前記電流位相角設定手段は、電流位相角の設定値を時間
経過に応じて切替え、その際、直線的に滑らかに切り替
わるよう設定値を変更することを特徴とする電動機駆動
装置。 - 【請求項１２】 前記電動機はブラシレスＤＣモータで
あることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一
つに記載の電動機駆動装置。
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- 2003-05-21 KR KR10-2003-0032319A patent/KR20030091727A/ko not_active Withdrawn
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