JP5984524B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

同期モータの起動制御に関する技術が以下に開示される。

圧縮機等の駆動用に普及してきた同期モータ（永久磁石同期モータ）では、ロータ位置（ロータの回転角度）をセンサレスで検出し、ステータコイルへ適切な通電を行う制御が実行される。このような位置検出運転のセンサレスモードで通常運転される同期モータは、起動時、そのセンサレスモードへ入る前段階として、強制転流運転を実行する起動モードが必須である。この起動モードにおいては、ロータ位置検出を行わずに駆動信号の強制転流が行われ、ロータはその位置に関係なく強制的に回転させられる（例えば特許文献１）。

特開２０１０−１１０１７７号公報

特に、冷凍サイクルの圧縮機動力源に使用される同期モータの場合、圧縮機を停止後再起動させるときに、モータにかかる負荷状態が不明なため、負荷の大きさに関わらず起動できるように、当該同期モータの最大トルクを出せる最大の起動電流で強制転流制御が実行される。すなわち、圧縮機において、停止するときの吐出圧力と吸入圧力との間の差圧が停止時の状況により変動することから、起動モードで同期モータにかかる負荷が一様にはならず、起動成功に必要な起動電流の大きさは一定せず、予測不能である。したがって、最大差圧であっても起動に成功するように、当該同期モータの最大トルクを出せる最大起動電流を流すように強制転流制御が実行される。

しかし、一般的にＩＧＢＴを使用したインバータ式のモータ駆動回路で大きな電流が繰り返し流されることは、当該モータ駆動回路の回路寿命に影響する。この点に鑑みると、特に圧縮機の駆動に使用される同期モータに関し、差圧に対する起動性とモータ駆動回路の寿命とを両方とも考慮した起動モードを実行可能なモータ制御装置が必要である。

当課題に対し、所定の目標電流値の起動電流で実行される強制転流制御によってロータを回転させる起動モードを含んで同期モータを制御するモータ制御装置について、以下の態様を提案する。
第１の態様に係るモータ制御装置は、同期モータに対する停止指令が発生されたときの電流値を記憶し、前記停止指令の発生後、当該同期モータに対する起動指令が発生されたときに、前記記憶した電流値に基づいて起動モードにおける前記目標電流値を決定する。
第２の態様に係るモータ制御装置は、同期モータに対する停止指令が発生されたときの電流値及び回転速度値を記憶し、前記停止指令の発生後、当該同期モータに対する起動指令が発生されたときに、前記記憶した電流値及び回転速度値に基づいて起動モードにおける前記目標電流値を決定する。
第３の態様に係るモータ制御装置は、同期モータに対する停止指令が発生された後、当該同期モータに対する起動指令が発生されたときに、前記停止指令から前記起動指令までの時間に基づいて起動モードにおける前記目標電流値を決定する。
第４の態様に係るモータ制御装置は、同期モータに対する停止指令が発生されたときの電流値を記憶し、前記停止指令の発生後、当該同期モータに対する起動指令が発生されたときに、前記記憶した電流値に基づいて起動モードを終了するまでの時間を決定する。

上記提案に係るモータ制御装置は、停止指令が発生されたときに同期モータに流れている電流値、又は、停止指令から起動指令までの時間を参考にして、起動モードの電流又は実行時間を制御する。
センサレスモードで運転されている同期モータの電流の大きさは負荷（圧縮機の場合は上述の差圧）を反映するので、モータ停止直前の動作中電流値は、そのときの負荷を表すパラメータとなる。つまり、停止後の再起動時に、その停止時の負荷を反映している記憶電流値に基づいて電流を制御すれば、常に最大電流で駆動しなくとも、起動に失敗する可能性は低くなる。したがって、起動性を犠牲にすることなく起動電流を抑制して回路寿命を向上させることができる。
また、同期モータ停止後、再起動時まで残留する負荷は、例えば上述の圧縮機差圧であれば、時間経過と共に減少する。つまり、より長い時間停止していた場合には残留負荷が減り、起動時に必要な電流は小さくて済む。そこで、停止指令から起動指令までの時間に応じて起動モードの電流を調節すれば、常に最大電流で駆動しなくとも、起動に失敗する可能性は低くなる。したがって、この場合も、起動性を犠牲にすることなく起動電流を抑制して回路寿命を向上させることができる。
さらに、起動モードにおいて最大電流で強制転流制御する場合でも、停止時の負荷を反映している記憶電流値に基づいて起動モードの実行時間を決定すれば、負荷に応じて起動時間が短縮され、つまり最大電流が流れる時間を負荷に応じて短くすることができる。したがって、これによっても、起動性を犠牲にすることなく回路寿命を向上させることができる。

モータ制御装置の実施形態を示したブロック図。 実施形態に係るモータ制御装置のセンサレスモード実行時の構成例を示したブロック図。 実施形態に係るモータ制御装置の起動モード実行時の構成例を示したブロック図。 図４Ａは負荷と電流の関係を説明する図、図４Ｂは最大電流で起動モードを実行する一般的制御を説明する図。 起動モードの第１例を説明する図。 第１例起動モードのフローチャート。 起動モードの第２例を説明する図。 第２例起動モードのフローチャート。 起動モードの第３例を説明する図。 第３例起動モードのフローチャート。 起動モードの第４例を説明する図。 起動モードの第５例を説明する図。 第４例及び第５例起動モードのフローチャート。

図１は、モータ制御装置の実施形態を示している。
この実施形態の同期モータＭは、３相のスター結線型で、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のステータコイルを含むステータと、永久磁石を含むロータとを有する。図中にはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各ステータコイルのみを示し、その他は図示を省略してある。なお、スター結線型を例として示すがデルタ結線でも同様に適用される。当該同期モータＭは、例えばエアコンやヒートポンプの冷凍サイクルにおける冷媒圧縮機の圧縮機構を駆動する。

この同期モータＭの駆動回路（パワーモジュール）ＰＭは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相ごとに上アーム側のスイッチング素子＋Ｕ，＋Ｖ，＋Ｗ及び下アーム側のスイッチング素子−Ｕ，−Ｖ，−Ｗを、直流電源の高位側と低位側の間に直列接続した構造を有する。また、下アーム側スイッチング素子−Ｕ，−Ｖ，−Ｗの低位側には、各相に流れる電流を検出するためのシャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗが設けられる。ＩＧＢＴを用いた各スイッチング素子＋Ｕ〜−Ｗはモータ制御装置ＭＣによるＰＷＭ信号で駆動され、これに従いＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各ステータコイルが正弦波通電（１８０度通電）で制御される。当該制御によって各相Ｕ，Ｖ，Ｗに流れる電流が、シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗを利用して検出される。

モータ制御装置ＭＣはマイコン等のコンピュータを備え、以下に説明する各部は、プログラムに従って各ハードウェアが制御されることによりモータ制御装置ＭＣにおいて実行されるものとして説明する。ただし、これに限らず、専用のハードウエアによりそれぞれを構成することなども可能である。

図２に、同期モータＭを位置検出運転するセンサレスモードを実行するときのモータ制御装置ＭＣの構成を示す。

電流検出部１は、シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗにかかる電圧を測定することにより、Ｕ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流を検出する。検出された各相電流値に基づいて変換計算部２がロータ座標系値を計算し、電流計算部３へ入力する。ロータ位置検出部４は、検出した印加電圧と電流検出部１による各相電流とに基づいて電流及び誘起電圧の位相、電気角等を計算し、ロータ位置を推定する。このロータ位置検出部４で検出されたロータ位置（θｍ）に基づいて、回転速度計算部５が、例えばｄθｍ／ｄｔによりロータの回転速度を計算する。電流計算部３で算出される同期モータＭの現在の電流値と、回転速度計算部５で算出される同期モータＭの現在の回転速度値とは、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを使用した記憶部６へ入力され、記憶（又はアップデート）される。

回転速度計算部５による回転速度値は、目標回転速度入力部７へ外部から入力される目標回転速度値と加算部８で演算され、その演算後の目標回転速度値が電圧計算部９へ入力される。目標回転速度入力部７に入力される目標回転速度値は、例えば、エアコンやヒートポンプのシステム制御装置から入力される指示値である。電圧計算部９は、電流計算部３による電流値と加算部８による目標回転速度値とに基づいて、ＰＷＭ信号の基になる電圧値を計算し、該計算値が変換計算部１０でロータ座標系値からＵ相、Ｖ相、Ｗ相の値へ変換され、これに基づきインバータ駆動部１１でＰＷＭ信号が生成されて駆動回路ＰＭが制御される。

図３には、上記センサレスモードへ移行する前に、同期モータＭを強制転流運転する起動モードを実行するときのモータ制御装置ＭＣの構成を示す。前述のように起動モードにおいては、ロータの位置検出が行われず、強制的にロータが回転させられる。

起動モードを実行するモータ制御装置ＭＣでは、後述する各制御例に応じて、記憶部６から記憶電流値、記憶回転速度値、マップ値等が読み出されて使用される。これら記憶値は、加算部８を経て電圧計算部９へ、また、回転速度設定部１２へ、後述する制御例に応じてそれぞれ提供される。回転速度設定部１２は、後述する制御例に応じて、所定の加速度で増加する目標回転速度値を、センサレスモードへ移行する移行回転速度値に到達するまで、電圧計算部９へ提供する。電圧計算部９は、加算部８による電流値と回転速度設定部１２による目標回転速度値とに基づいてＰＷＭ信号の基になる電圧値を計算し、該計算値が変換計算部１０でロータ座標系値からＵ相、Ｖ相、Ｗ相の値へ変換され、これに基づきインバータ駆動部１１でＰＷＭ信号が生成されて駆動回路ＰＭが制御される。

電流検出部１は、上述したように各相電流を検出し、検出された各相電流値に基づいて変換計算部２がロータ座標系値を計算する。これに基づき電流計算部３で算出される同期モータＭの現在の電流値が、加算部８で記憶部６による記憶電流値と演算され、現在の電流値がフィードバックされる。

上記のモータ制御装置ＭＣが起動モードを実行する際の、圧縮機構の残留負荷と電流に関し、図４を参照して説明する。
センサレスモードで位置検出運転中のモータ制御装置ＭＣにおいて停止指令が発生されると、モータ制御装置ＭＣは、停止処理を行って同期モータＭを停止させる。停止指令は、例えば、外部のシステム制御装置から圧縮機の運転停止、つまり同期モータＭの運転停止を命令する停止指令として発生される。

図４Ａに示すように、センサレスモードで運転中には、圧縮機構における吐出圧力と吸入圧力との差圧がモータ負荷としてかかり、ほぼこの差圧に相関した電流が同期モータＭに流れる。停止指令に応じて運転が停止されると、その停止時にあった圧縮機構の差圧が負荷として残留するが、この残留負荷（残留差圧）は、例えば冷凍サイクルの膨張弁が開いている間は比較的急に減少し、冷凍サイクル停止に伴って膨張弁が閉じた後は、それまでよりも緩やかに減少して、停止時間の経過と共に減少していく。停止後に同期モータＭを再起動するときには、この残留負荷に対応した電流値が同期モータＭの起動に最低限必要ということが言える。つまり、図中点線で仮想的に示すその残留負荷対応電流値は、圧縮機の残留負荷に対して必要なトルクを起動時に出すための同期モータＭの電流値である。

図４Ｂには、関連技術として、現在一般的な起動モードについて示している。
圧縮機構停止後の再起動においては、従来の起動モードの場合、残留負荷の大きさが不明なため、残留負荷の大きさに関わらず起動できるように、同期モータＭの最大トルクを出せる最大の起動電流で強制転流制御が実行される。すなわち、残留負荷対応電流値を考慮する仕組みが無いので、圧縮機構の残留負荷が最大であることを想定して、これに対して必要なトルクを出せるように、最大起動電流を流す強制転流制御が実行される。上述のようにＩＧＢＴを使用したインバータ式の駆動回路ＰＭで、最大の電流が繰り返し流されることは、当該駆動回路ＰＭの回路寿命に影響する。

これに対し、図３に示す起動モード構成のモータ制御装置ＭＣは、図５〜図９に示す第１例〜第５例の起動モードを実行することにより、最大電流での起動を抑制する。すなわち、本実施形態のモータ制御装置ＭＣは、停止指令が発生されたときに同期モータＭに流れている電流値又は停止指令から起動指令までの時間を参考にして、起動モードの電流又は起動モードを実行する時間を制御する。

図４Ａに示すように、停止指令が発生されたときの（つまりモータ停止直前の）、同期モータＭが未だセンサレスモードで回転しているときの最後の電流値は、その停止時の負荷（差圧）を表すパラメータとなる。したがって、停止指令発生時の電流値を記憶し、停止後の再起動時に行われる起動モードにおいて、その停止時に記憶した電流値に基づいて起動電流を制御すれば、残留負荷に対応した残留負荷対応電流値に近い電流で起動モードを実行することが可能になる。すなわち、最大負荷を想定した最大電流で常に起動する必要はなく、その時々の残留負荷に対し最低限必要なトルクを考慮した電流で、起動性を犠牲にすることなく起動電流を抑制した起動モードを実行することができる。これにより、駆動回路ＰＭの回路寿命が向上する。

また、図４Ａに示すように、同期モータＭの停止後、再起動時までの残留負荷は、圧縮機構の差圧であれば時間経過に伴って減少する。すなわち、停止時間が長いほど残留負荷は減り、その後の再起動時に必要な電流は小さて済む。したがって、停止指令から起動指令までの時間に応じて起動モードの電流値を抑制するようにすれば、常に最大電流で起動しなくとも、起動に失敗する可能性は低くなり、起動性を犠牲にすることなく起動電流を抑制することができ、駆動回路ＰＭの回路寿命が向上する。

さらに、起動モードにおいて最大電流で強制転流する場合でも、停止時の負荷を反映している記憶電流値に基づいて起動モードの実行時間を決定すれば、残留負荷に応じて起動時間が短縮され、つまり最大電流が流れる時間を残留負荷に応じて短くすることができる。したがって、これによっても、起動性を犠牲にすることなく駆動回路ＰＭの回路寿命を向上させることができる。

［第１例起動モード］
図５に示す第１例起動モードでは、モータ制御装置ＭＣが、同期モータＭに対する停止指令が発生されたときの電流値を記憶部６に記憶し、当該停止指令の発生後、同期モータＭに対する起動指令が発生されたときに、記憶部６に記憶した電流値に基づいて起動モードにおける目標電流値を決定する制御を行う。図３の構成を有するモータ制御装置ＭＣは、起動モードにおける目標電流値として記憶部６の記憶電流値を読み出し、加算部８から電圧計算部９へ提供する。このときの回転速度設定部１２は、予め設定されて内部に記憶されている加速度で増加する目標回転速度値を、センサレスモードへ移行するべく設定された移行回転速度値に到達するまで、電圧計算部９へ提供する。

図５に示すように、停止指令に応じて記憶部６に記憶された記憶電流値は停止時の圧縮機構の差圧を反映しており、停止中の残留負荷はこれ以下に減少する。したがって、再起動の起動指令が発生されたときに、その記憶電流値を起動モードの目標電流値として設定し、同期モータＭの強制転流制御を実行すれば、残留負荷対応電流値よりは大きくて残留負荷に対し十分なトルクを発生可能な目標電流値が設定され、最大の起動電流でなくとも起動を成功させることができる。

図６に、第１例起動モードでモータ制御装置ＭＣが実行する制御例のフローチャートを示す。
システム全体のスタート（エアコンのスイッチＯＮなど）で、モータ制御装置ＭＣはステップＳ０において、起動モードに必要な初期値を設定する。このときの初期値は、電源ＯＮ後の一番最初で負荷の状態が不明なので、最大起動電流で起動モードを実行する値が記憶部６から読み出されて設定される。次いでモータ制御装置ＭＣは、ステップＳ１で起動モードを実行し、同期モータＭを強制転流制御で運転する。起動モードにおいては、回転速度設定部１２から予め決められた加速度で目標回転速度値が電圧計算部９へ提供され、モータ制御装置ＭＣは、当該加速度で増加する目標回転速度値がセンサレスモードへ移行する移行回転速度値に到達するか否か、ステップＳ２で判断する。

ステップＳ２で移行回転速度値到達が確認されると、モータ制御装置ＭＣは、ステップＳ３へ進んでセンサレスモードへ移行し、図２に係る構成のモータ制御装置ＭＣにより位置検出運転が実行される。そして、当該モータ制御装置ＭＣは、目標回転速度入力部７による目標回転速度値に従ってセンサレスモードで運転中、ステップＳ４において、停止指令が発生されるか否かを監視する。

ステップＳ４で停止指令が発生されたことを確認したモータ制御装置ＭＣは、ステップＳ５で、電流計算部３から出力されている電流値を記憶部６に記憶し、ステップＳ６へ進んで同期モータＭの停止処理を実行する。次いでモータ制御装置ＭＣは、再起動を命じる起動指令が発生されるか否かをステップＳ７で監視する。起動指令も、例えば停止指令同様に、外部のシステム制御装置から圧縮機の運転再開、つまり同期モータＭの再起動を命令する起動指令として発生される。ステップＳ７で起動指令の発生を確認したモータ制御装置ＭＣは、ステップＳ８で、停止時に記憶部６に記憶した記憶電流値を起動モードの目標電流値として決定し、加算部８から電圧計算部９へ提供するようにして、ステップＳ１で起動モードを実行する。以後のモータ制御装置ＭＣは、ステップＳ１〜Ｓ８を継続する。

［第２例起動モード］
図７に示す第２例起動モードでは、モータ制御装置ＭＣが、同期モータＭに対する停止指令が発生されたときの電流値及び回転速度値を記憶部６に記憶し、当該停止指令の発生後、同期モータＭに対する起動指令が発生されたときに、記憶部６に記憶した電流値及び回転速度値に基づいて起動モードにおける目標電流値を決定する制御を行う。図３の構成を有するモータ制御装置ＭＣは、起動モードにおける目標電流値として記憶部６の記憶電流値を読み出すと共に記憶部６に記憶された記憶回転速度値を係数として読み出し、この記憶回転速度値で記憶電流値を補正してから、加算部８を通して電圧計算部９へ提供する。このときの回転速度設定部１２は、予め決められた加速度で増加する目標回転速度値を、センサレスモードへ移行するべく設定された移行回転速度値に到達するまで、電圧計算部９へ提供する。

上述したように、同期モータＭが停止した後の残留負荷は時間の経過に伴って減少するが、その減少の程度が、停止時の同期モータＭの回転速度によって異なる。すなわち、図７に示すように、相対的に低回転速度で停止したときに比べて相対的に高回転速度で停止したときの方が、膨張弁がより開いているので、相対的に高回転速度で停止したときの残留負荷は、相対的に低回転速度で停止したときの残留負荷よりも減少度合いが大きい。したがって、相対的高回転停止時の残留負荷対応電流は、相対的低回転停止時の残留負荷対応電流に比べて小さくなる。そこで、再起動の起動指令が発生されたときに、記憶回転速度値、つまり停止時の回転速度に応じて記憶電流値を補正し、該補正値を起動モードの目標電流値に設定して、同期モータＭの強制転流制御を実行する。このようにすれば、相対的低回転停止時に対してはその残留負荷対応電流値に見合った比較的大きめの目標電流値が設定され、一方、相対的高回転停止時に対してはその残留負荷対応電流値に見合った比較的小さめの目標電流値が設定され、第１例起動モードよりもさらに詳細に残留負荷対応電流値に対応させて抑制された目標電流値が、起動モードにおいて決定される。このような記憶電流値、記憶回転速度値、起動モードの目標電流値は、予め実験で確かめて記憶部６にマップデータとして記憶しておいてもよい。

図８に、第２例起動モードでモータ制御装置ＭＣが実行する制御例のフローチャートを示す。
システム全体のスタートにより、モータ制御装置ＭＣはステップＳ１０において、起動モードに必要な初期値を設定する。このときの初期値は、電源ＯＮ後の一番最初で負荷の状態が不明なので、最大起動電流で起動モードを実行する値が記憶部６から読み出されて設定される。次いでモータ制御装置ＭＣは、ステップＳ１１で起動モードを実行し、同期モータＭを強制転流制御で運転する。この起動モードにおいては、回転速度設定部１２から予め決められた加速度で目標回転速度値が電圧計算部９へ提供され、モータ制御装置ＭＣは、この加速度で増加する目標回転速度値がセンサレスモードへ移行する移行回転速度値に到達するか否か、ステップＳ１２で判断する。

ステップＳ１２で移行回転速度値到達が確認されると、モータ制御装置ＭＣは、ステップＳ１３へ進んでセンサレスモードへ移行し、図２に係る構成のモータ制御装置ＭＣにより位置検出運転が実行される。そして、当該モータ制御装置ＭＣは、目標回転速度入力部７による目標回転速度値に従ってセンサレスモードで運転中、ステップＳ１４において、停止指令が発生されるか否かを監視する。

ステップＳ１４で停止指令が発生されたことを確認したモータ制御装置ＭＣは、ステップＳ１５で、電流計算部３から出力されている電流値と回転速度計算部５から出力されている回転速度値とを記憶部６に記憶し、ステップＳ１６へ進んで同期モータＭの停止処理を実行する。次いでモータ制御装置ＭＣは、再起動を命じる起動指令が発生されるか否かをステップＳ１７で監視する。ステップＳ１７で起動指令の発生を確認したモータ制御装置ＭＣは、ステップＳ１８で、停止時に記憶部６に記憶した記憶電流値を同時に記憶した記憶回転速度値に従って補正し、該補正値を起動モードの目標電流値に決定して、加算部８から電圧計算部９へ提供する。これによりステップＳ１１で起動モードを実行するモータ制御装置ＭＣは、以後、ステップＳ１１〜Ｓ１８を継続する。

［第３例起動モード］
図９に示す第３例起動モードでは、モータ制御装置ＭＣが、同期モータＭに対する停止指令が発生された後、当該同期モータＭに対する起動指令が発生されたときに、その停止指令から起動指令までの時間（停止時間）に基づいて起動モードにおける目標電流値を決定する制御を行う。モータ制御装置ＭＣは、停止指令が発生されたときの時刻を記憶部６に記憶し、起動指令が発生されたときの時刻と記憶した停止指令時刻とを比較することにより、停止時間を求める。あるいは、停止指令が発生されたときに内蔵タイマを始動させ、起動指令が発生されるまでの時間を計時することにより、停止時間を求める。図３の構成を有するモータ制御装置ＭＣは、再起動時の起動モードにおいて、得られた停止時間に応じて、予め記憶部６に記憶された目標電流値を読み出し、加算部８から電圧計算部９へ提供する。このときの回転速度設定部１２は、予め決められた加速度で増加する目標回転速度値を、センサレスモードへ移行するべく設定された移行回転速度値に到達するまで、電圧計算部９へ提供する。

上述したように、同期モータＭが停止した後の残留負荷は時間の経過に伴って減少していくので、停止指令から起動指令までの停止時間が長いほど、残留負荷対応電流値は小さくなる。すなわち、図９Ａと図９Ｂに対比して示すように、停止時間が相対的に長いときの残留負荷は、停止時間が相対的に短いときの残留負荷に比べて、より減少している。したがって、相対的長時間停止時の残留負荷対応電流は、相対的短時間停止時の残留負荷対応電流に比べて小さくなる。そこで、再起動の起動指令が発生されたときに、それまでの停止時間に応じて起動モードの目標電流値を設定して、同期モータＭの強制転流制御を実行する。このようにすれば、相対的短時間停止時に対してはその残留負荷対応電流値に見合った比較的大きめの目標電流値が設定され、一方、相対的長時間停止時に対してはその残留負荷対応電流値に見合った比較的小さめの目標電流値が設定され、停止時間に応じ詳細に残留負荷対応電流値に対応させて抑制された目標電流値が、起動モードにおいて決定される。このような停止時間に応じた起動モードの目標電流値は、予め実験で確かめて記憶部６にマップデータとして記憶しておけばよい。

図１０に、第３例起動モードでモータ制御装置ＭＣが実行する制御例のフローチャートを示す。
システム全体のスタートにより、モータ制御装置ＭＣはステップＳ２０において、起動モードに必要な初期値を設定する。このときの初期値は、電源ＯＮ後の一番最初で負荷の状態が不明なので、最大起動電流で起動モードを実行する値が記憶部６から読み出されて設定される。次いでモータ制御装置ＭＣは、ステップＳ２１で起動モードを実行し、同期モータＭを強制転流制御で運転する。この起動モードにおいては、回転速度設定部１２から予め決められた加速度で目標回転速度値が電圧計算部９へ提供され、モータ制御装置ＭＣは、この加速度で増加する目標回転速度値がセンサレスモードへ移行する移行回転速度値に到達するか否か、ステップＳ２２で判断する。

ステップＳ２２で移行回転速度値到達が確認されると、モータ制御装置ＭＣは、ステップＳ２３へ進んでセンサレスモードへ移行し、図２に係る構成のモータ制御装置ＭＣにより位置検出運転が実行される。そして、当該モータ制御装置ＭＣは、目標回転速度入力部７による目標回転速度値に従ってセンサレスモードで運転中、ステップＳ２４において、停止指令が発生されるか否かを監視する。

ステップＳ２４で停止指令が発生されたことを確認したモータ制御装置ＭＣは、ステップＳ２５で、内蔵クロック等により計時される現在の時刻を停止時刻（停止指令の発令時刻）として記憶部６に記憶する。あるいは、モータ制御装置ＭＣは、停止時間を計時するために、例えば内蔵型の停止時間タイマを始動させる。これに加えて、ステップＳ２５においては、第１例起動モードのように、停止指令が発生されたときの電流値を記憶部６に記憶するようにしてもよい。

この後のモータ制御装置ＭＣは、ステップＳ２６へ進んで同期モータＭの停止処理を実行する。次いでモータ制御装置ＭＣは、再起動を命じる起動指令が発生されるか否かをステップＳ２７で監視する。ステップＳ２７で起動指令の発生を確認したモータ制御装置ＭＣは、ステップＳ２８で、内蔵クロック等により計時される現在の時刻を起動時刻（起動指令の発令時刻）として、該起動時刻から記憶部６にある記憶停止時刻を減算するなどして、停止時間を算出する。あるいは、ステップＳ２５で停止時間タイマを始動させた場合は、その停止時間タイマの値を停止時間として読み込む。そして、モータ制御装置ＭＣは、ステップＳ２９で、停止時間に応じた起動モードの目標電流値を決定する。このステップＳ２９では、停止時間に相関させてマップデータとして予め記憶部６に記憶させてある目標電流値を、ステップＳ２８の停止時間に応じて読み出すなどの手法が可能である。また、ステップＳ２５で停止時の電流値も記憶部６に記憶した場合は、この記憶電流値と停止時間との両方に応じた目標電流値の決定も可能である。決定した目標電流値を加算部８から電圧計算部９へ提供し、モータ制御装置ＭＣは、ステップＳ２１において起動モードを実行する。以後のモータ制御装置ＭＣは、ステップＳ２１〜Ｓ２９を継続する。

［第４例及び第５例起動モード］
図１１及び図１２に示す第４例及び第５例起動モードでは、モータ制御装置ＭＣが、同期モータＭに対する停止指令が発生されたときの電流値を記憶部６記憶し、当該停止指令の発生後、同期モータＭに対する起動指令が発生されたときに、記憶部６に記憶した電流値に基づいて起動モードを終了するまでの時間、つまり起動モードを実行する時間を決定する制御を行う。起動モードにおいて図３の構成を有するモータ制御装置ＭＣは、起動モードの終了を判断する回転速度値（ここではセンサレスモードへの移行を判断する移行回転速度値）を、記憶部６の記憶電流値に応じて変更することにより、起動モードの実行時間を決定する（第４例起動モード）。あるいは、起動モードにおいて図３の構成を有するモータ制御装置ＭＣは、起動モードにおける回転速度の加速度を、記憶部６の記憶電流値に応じて変更することにより、起動モードの実行時間を決定する（第５例起動モード）。

このときの回転速度設定部１２は、第４例起動モードの場合、予め決められた加速度で増加する目標回転速度値を電圧計算部９へ提供し、且つ、この加速度の回転速度が最終的に到達するべく設定されるセンサレスモードへの移行回転速度値について、記憶部６から読み出される記憶電流値に応じて変更する。また、回転速度設定部１２は、第５例起動モードの場合、記憶部６から読み出される記憶電流値に応じて、電圧計算部９へ提供する目標回転速度値の加速度を変更し、当該加速度の目標回転速度値がセンサレスモードへの移行回転速度値に到達するまで、電圧計算部９へ提供する。

第４例及び第５例起動モードでは、電流値ではなくて起動モードの実行時間の長短を残留負荷に相関させて制御する。このときの起動電流値の設定としては、最大電流又は第１例、第２例起動モードのように記憶電流値に応じた電流を採用することができる。

第４例起動モードの場合は、図１１Ａと図１１Ｂに対比して示すように、同期モータＭの回転速度を徐々に増加させる加速度を一定とする一方、センサレスモードへの移行を判断する移行回転速度値を、記憶部６の記憶電流値、つまり残留負荷に応じて上げ下げすることにより、起動モードの実行時間を制御する。残留負荷（残留負荷対応電流値）が相対的に大きい場合（図１１Ａ）に比べ、残留負荷が相対的に小さい場合（図１１Ｂ）は、センサレスモードへ移行する移行回転速度値は相対的に低く設定することができる。移行回転速度値が相対的に高ければ、加速度一定の回転速度が移行回転速度値へ到達するまでの時間は相対的に長くなり（図１１Ａ）、逆に、移行回転速度値が相対的に低ければ、加速度一定の回転速度が移行回転速度値へ到達するまでの時間は相対的に短くなる（図１１Ｂ）。

第５例起動モードの場合は、図１２Ａと図１２Ｂに対比して示すように、同期モータＭの回転速度を徐々に増加させる加速度を、記憶部６の記憶電流値に応じて上げ下げすることにより、起動モードの実行時間を制御する。このときのセンサレスモードへの移行を判断する移行回転速度値は一定値とする。残留負荷（残留負荷対応電流値）が相対的に大きい場合（図１２Ａ）に比べ、残留負荷が相対的に小さい場合（図１２Ｂ）は、起動モードにおける回転速度の加速度を相対的に大きく設定することができる。回転速度の加速度が相対的に小さければ、一定の移行回転速度値へ到達するまでの時間は相対的に長くなり（図１２Ａ）、逆に、回転速度の加速度が相対的に大きければ、一定の移行回転速度値へ到達するまでの時間は相対的に短くなる（図１２Ｂ）。

このような停止時電流値に応じた移行回転速度値又は加速度値は、予め実験で確かめて記憶部６にマップデータとして記憶しておけばよい。

図１３に、第４例及び第５例起動モードでモータ制御装置ＭＣが実行する制御例のフローチャートを示す。
システム全体のスタートにより、モータ制御装置ＭＣはステップＳ３０において、起動モードに必要な初期値を設定する。このときの初期値は、電源ＯＮ後の一番最初で負荷の状態が不明なので、最大起動電流で起動モードを実行する値が記憶部６から読み出されて設定される。次いでモータ制御装置ＭＣは、ステップＳ３１で起動モードを実行し、同期モータＭを強制転流制御で運転する。この起動モードにおいては、回転速度設定部１２から予め決められた加速度で目標回転速度値が電圧計算部９へ提供され、モータ制御装置ＭＣは、この加速度で増加する目標回転速度値がセンサレスモードへ移行する移行回転速度値に到達するか否か、ステップＳ３２で判断する。

ステップＳ３２で移行回転速度値到達が確認されると、モータ制御装置ＭＣは、ステップＳ３３へ進んでセンサレスモードへ移行し、図２に係る構成のモータ制御装置ＭＣにより位置検出運転が実行される。そして、当該モータ制御装置ＭＣは、目標回転速度入力部７による目標回転速度値に従ってセンサレスモードで運転中、ステップＳ３４において、停止指令が発生されるか否かを監視する。

ステップＳ３４で停止指令が発生されたことを確認したモータ制御装置ＭＣは、ステップＳ３５で、電流計算部３から出力されている電流値を記憶部６に記憶し、ステップＳ３６へ進んで同期モータＭの停止処理を実行する。次いでモータ制御装置ＭＣは、再起動を命じる起動指令が発生されるか否かをステップＳ３７で監視する。ステップＳ３７で起動指令の発生を確認したモータ制御装置ＭＣは、ステップＳ３８で、停止時に記憶部６に記憶した記憶電流値に応じて、第４例起動モードの場合はセンサレスモードへの移行回転速度値を決定し、第５例起動モードの場合は目標回転速度値の加速度を決定し、回転速度設定部１２に設定する。このときに加算部８から電圧計算部９へ提供する目標電流値は、ステップＳ３０の初期値か、又は、記憶部６から読み出した記憶電流値とする。続いてモータ制御装置ＭＣはステップＳ３１で起動モードの強制転流制御を行い、以後のモータ制御装置ＭＣは、ステップＳ３１〜Ｓ３８を継続する。

以上の各起動モードを実行することにより、同期モータＭの起動性を損なうことなく起動時の電流を抑制し、駆動回路ＰＭの回路寿命を向上させることができる。上記の各起動モードは、提示した例に限られず、互いに組み合わせたりしたその他の例でも実行され得る。

ＰＭ 駆動回路
Ｍ 同期モータ
ＭＣ モータ制御装置
１ 電流検出部
２ 変換計算部
３ 電流計算部
４ ロータ位置検出部
５ 回転速度計算部
６ 記憶部
７ 目標回転速度入力部
８ 加算部
９ 電圧計算部
１０ 変換計算部
１１ インバータ駆動部
１２ 回転速度設定部

Claims (8)

1. 所定の目標電流値の起動電流で実行される強制転流制御によってロータを回転させる起動モードを含んで同期モータを制御するモータ制御装置であって、
   前記同期モータに対する停止指令が発生されたときの電流値を記憶し、
   前記停止指令の発生後、前記同期モータに対する起動指令が発生されたときに、前記記憶した電流値に基づいて前記起動モードにおける前記目標電流値を決定する、モータ制御装置。
2. 所定の目標電流値の起動電流で実行される強制転流制御によってロータを回転させる起動モードを含んで同期モータを制御するモータ制御装置であって、
   前記同期モータに対する停止指令が発生されたときの電流値及び回転速度値を記憶し、
   前記停止指令の発生後、前記同期モータに対する起動指令が発生されたときに、前記記憶した電流値及び回転速度値に基づいて前記起動モードにおける前記目標電流値を決定する、モータ制御装置。
3. 所定の目標電流値の起動電流で実行される強制転流制御によってロータを回転させる起動モードを含んで同期モータを制御するモータ制御装置であって、
   前記同期モータに対する停止指令が発生された後、前記同期モータに対する起動指令が発生されたときに、前記停止指令から前記起動指令までの時間に基づいて前記起動モードにおける前記目標電流値を決定する、モータ制御装置。
4. 前記停止指令が発生されたときの電流値を記憶し、
   前記起動指令が発生されたときに、前記停止指令から前記起動指令までの時間と前記記憶した電流値とに基づいて前記起動モードにおける前記目標電流値を決定する、請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 所定の目標電流値の起動電流で実行される強制転流制御によってロータを回転させる起動モードを含んで同期モータを制御するモータ制御装置であって、
   前記同期モータに対する停止指令が発生されたときの電流値を記憶し、
   前記停止指令の発生後、前記同期モータに対する起動指令が発生されたときに、前記記憶した電流値に基づいて前記起動モードを終了するまでの時間を決定する、モータ制御装置。
6. 前記起動モードを終了するまでの時間は、前記起動モードの終了を判断する回転速度値を前記記憶した電流値に応じて変更することにより、決定する、請求項５に記載のモータ制御装置。
7. 前記起動モードを終了するまでの時間は、前記起動モードにおける回転速度の加速度を前記記憶した電流値に応じて変更することにより、決定する、請求項５に記載のモータ制御装置。
8. 前記記憶した電流値に基づいて前記起動モードを終了するまでの時間と当該起動モードにおける前記目標電流値を決定する、請求項５〜７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。

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