JP2003333897A

JP2003333897A - モータ制御装置

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Publication number: JP2003333897A
Application number: JP2002137608A
Authority: JP
Inventors: Hideki Nakada; 秀樹中田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2003-11-21
Anticipated expiration: 2022-05-13
Also published as: JP4068392B2

Abstract

(57)【要約】【課題】位置センサを有しない同期型モータを、モー
タの特性に依存しない簡単な制御で高効率に駆動できる
モータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ電流と回転位相から例えば無効分
電流検出値を求め、無効分電流検出値と無効分電流指令
値との誤差を求め、誤差に応じたモータの印加電圧を適
切にフィードバック補償する。前記無効分電流検出値の
前回の制御周期における値と今回の制御周期における値
との大小を比較してモータ効率が高くなるように無効分
電流指令値を逐次更新する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同期型モータを位
置センサを用いずに制御するためのモータ制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】同期型モータを、そのロータの位置を検
出する位置センサを使用しないで駆動する第１の従来例
のモータ制御装置を図７を用いて説明する。図７は正弦
波駆動のモータ制御装置のブロック図である。正弦波駆
動では、モータに供給する無効電力を検出してその検出
値が目標値に等しくなるようにフィードバック制御す
る。図において、直流電源１０１の直流電流はインバー
タ回路１０２によって交流電流に変換され、モータ電流
検出部１０４を経てモータ１０３に供給される。モータ
電流はモータ電流検出部１０４で検出され、インバータ
制御部１０５に入力される。

【０００３】インバータ制御部１０５の動作を説明す
る。出力指令演算部１０６は、加算器１１４から印加さ
れるモータ印加電圧指令値１２０からＰＷＭ指令信号１
２１を生成してインバータ回路１０２に印加する。イン
バータ回路１０２の内部のスイッチング素子はこのＰＷ
Ｍ信号で制御され、モータ１０３を駆動する駆動電流が
モータ１０３に供給される。モータ１０３を流れる電流
はモータ電流検出部１０４で検出され、検出信号１１８
を出力する。検出信号１１８は座標変換部１０７に印加
される。座標変換部１０７は検出信号１１８に基づいて
モータ電流を有効電流１２４と無効電流１２６とに分け
る。周波数設定部１０８はあらかじめ設定されたモータ
１０３の回転周波数指令値１２２を出力する。

【０００４】無効電力指令部１０９には、回転周波数指
令値１２２、モータ印加電圧指令値１２０、有効電流１
２４及び無効電流１２６が入力され、無効電力指令値１
２８が出力される。無効電力演算部１１０はモータ印加
電圧指令値１２０と無効電流検出値１２６から無効電力
検出値１３０を演算し、加算部１１１に印加する。加算
部１１１は無効電力指令値１２８と無効電力検出値１３
０の誤差を演算し、誤差出力を誤差電圧演算部１１２に
印加する。誤差電圧演算部１１２はこの誤差出力に基づ
いて印加電圧補償値１３２を生成し加算部１１４の一方
の入力端に印加する。Ｖ／ｆ変換部１１３は周波数設定
部１０８の出力の回転周波数指令値１２２からモータ基
準電圧値１３４を生成し、加算部１１４の他方の入力端
に印加する。加算部１１４はモータ基準電圧値１３４と
印加電圧補償値１３２を加算して新たなモータ印加電圧
指令値１２０を生成する。新たなモータ印加電圧指令値
１２０は出力指令演算部１０６に入力される。出力指令
演算部１０６は新たな印加電圧指令値１２０から新たな
ＰＷＭ指令信号を作成し、これを次の制御周期でインバ
ータ回路１０２に印加して制御する。この第１の従来例
では、モータ１０３の出力トルクが最大となるように無
効電力の目標値を無効電力指令部１０９で設定してい
る。無効電力の目標値を設定する時には、モータの回転
数、モータを流れる電流及びモータの発電定数やインダ
クタンスなどのモータ定数を使用している。

【０００５】第２の従来例のモータ制御装置として、モ
ータの効率が最大になるように無効電力の目標値を設定
するものがある。一般にモータの効率を最大にする無効
電力の目標値はモータ定数から計算によって求める。し
かしモータ定数は、温度や負荷などの運転条件によって
変化するため、計算で求めた目標値ではモータの効率が
最大とならない場合が多い。そこで、この第２の従来例
では、回転周波数と負荷の大きさに対応する、モータ効
率が最大となる無効電力の目標値を事前にテーブル等で
準備しておく。そしてモータの運転中に回転周波数や負
荷の大きさを検出して、検出値に対応する無効電力の目
標値をテーブルから読み出して出力するという方法を用
いている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】出力トルクが最大とな
るように無効電力の目標値を設定する第１の従来例で
は、モータ定数が温度や負荷の影響を受けて変化するた
め、運転状態に応じてモータ定数を補正する必要があっ
た。また、モータ定数の異なる他のモータを駆動する場
合には各モータ定数を設定しなおす必要がある。そのた
め第１の従来例のモータ制御装置は定数の異なる他のモ
ータに任意に適用することはできなかった。また、無効
電力指令値を求めるには複雑な式を用いる演算が必要で
あるため、高価なマイクロコンピュータあるいはＤＳＰ
を用いる必要があった。第２の従来例では、モータ効率
が最大となるように無効電力の目標値を設定するテーブ
ルを作るため、回転周波数、負荷及び無効電力設定値の
それぞれの関係をあらかじめ決める必要があり、設定値
を決めるための作業が膨大になるという問題があった。
また、モータ定数が異なる他のモータを用いる場合に
は、最高効率が得られる設定値が異なるため、モータ定
数の異なる他のモータにモータ制御装置を任意に適用す
ることができなかった。本発明の目的は、常に高効率で
モータを駆動できるとともに、モータ定数の異なる他の
モータに任意に適用できるモータ制御装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のモータ制御装置
は、直流を交流に変換してモータに交流電力を供給する
インバータ回路、前記モータを流れる電流を検出し検出
信号を出力するモータ電流検出部、及び前記インバータ
回路を制御するインバータ制御部を備える。前記インバ
ータ制御部は、前記モータの回転周波数の指令信号を出
力する周波数設定部、前記周波数設定部の指令信号から
回転位相信号を生成する波形生成部、前記波形生成部の
回転位相信号及び前記モータ電流検出部の検出信号から
無効分電流を演算する無効分電流演算部及び有効分電流
を演算する有効分電流演算部、前記無効分電流演算部及
び前記有効分電流演算部の出力に基づいて検出値を演算
する検出値演算部、前記無効分電流演算部及び前記有効
分電流演算部の出力に基づいて所定の指令値を演算し、
前記モータを流れる電流が最小となるように出力を調節
する指令部、前記指令部の出力と前記検出値演算部の出
力との差から誤差電圧を演算する誤差電圧演算部、前記
周波数設定部の指令信号から基準電圧を求めるＶ／ｆ変
換部、前記誤差電圧演算部及び前記Ｖ／ｆ変換部の出力
からモータ印加電圧指令値を演算する加算部、及び前記
波形生成部及び前記加算部の出力から前記インバータ回
路に与える制御信号を生成する出力指令演算部を有す
る。

【０００８】本発明によれば、無効分電流及び有効分電
流を用いて検出されたモータの駆動状態を表す検出値
を、モータ定数を用いずに演算することができるので、
モータ定数の異なるモータに対しても任意に本モータ制
御装置を適用することができる。指令値はモータに流れ
る電流もしくは供給する電力が最小となるように調節さ
れるので、常に高効率でモータを駆動することができ
る。また指令値の演算が簡単なため、モータ制御装置を
安価に提供することができる。

【０００９】本発明の他の観点のモータ制御装置は、イ
ンバータ制御部に、前記指令部及び前記周波数設定部の
出力に基づいて前記モータが効率の高い駆動状態となっ
ている時に、前記モータの回転周波数、前記モータに流
れる電流、及び前記指令部の指令値を記憶する記憶部を
有する。前記記憶部は、前記回転周波数と前記モータに
流れる電流とから記憶内容に基づいて前記指令部への出
力を決定し、前記指令部は前記記憶部からの出力に基づ
いて指令値を出力する。本発明のモータ制御装置によれ
ば、無効分電流や有効分電流とモータの回転周波数を用
いて高効率で駆動するモータの駆動状態を記億部に記憶
することができるので、記憶部はモータの最適な運転状
態を記憶している。従って電源をオンにすれば記憶部か
ら指令部の出力値を読み出して直ちに高い効率での運転
状態に入ることができる。このモータ制御装置を定数の
異なる他のモータに適用した場合には、始めはモータが
高効率となる駆動状態にはないが、モータを駆動しつつ
高効率な状態になるように逐次指令部の出力を更新する
ことで最終的には高効率の駆動ができる。従って本発明
のモータ制御装置は定数の異なるモータにも任意に適用
することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例のモ
ータ制御装置について、図１から図６を用いて説明す
る。

【００１１】《第１実施例》図１は本発明の第１実施例
のモータ制御装置のブロック図である。図１において、
直流電源１の直流出力はインバータ回路２に印加されて
交流出力に変換され、モータ電流検出部４を経てモータ
３に供給される。モータ３は例えば、同期型のブラシレ
スモータであり、ロータの位置を検出する位置センサは
備えていない。インバータ回路２はインバータ制御部５
により制御される。インバータ制御部５において、モー
タ３の回転周波数を設定する周波数設定部６の出力は波
形生成部７とＶ／ｆ変換部１３に入力されている。波形
生成部７の出力は、無効分電流演算部８、有効分電流演
算部９及び出力指令演算部１５に入力されている。Ｖ／
ｆ変換部１３の出力は加算器１４の一方の入力端に入力
されている。無効分電流演算部８及び有効分電流演算部
９の出力は検出値演算部１０に入力されるとともに、指
令部１１にも入力されている。指令部１１は、検出値演
算部１０の出力の電流値Ｉｒ又は位相差φ、α、β及び
δの内のいずれか１つの位相差に対応する指令値を出力
する。指令値は加算器１６の一方の入力端に入力され
る。加算器１６の他方の入力端には検出値演算部１０の
出力が印加されている。加算器１６の出力は誤差電圧演
算部１２に印加される。誤差電圧演算部１２の出力は加
算器１４の他方の入力端に入力される。加算器１４の出
力は出力指令演算部１５に印加される。出力指令演算部
１５の出力はインバータ回路２に印加される。モータ電
流を検出するモータ電流検出部４の出力は無効分電流演
算部８及び有効分電流演算部９に入力されている。

【００１２】モータ３の三相の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに印加す
る電圧をＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗとするとき、出力指令演算部
１５は、波形生成部７からの回転位相信号θと加算部１
４からのモータの印加電圧指令値Ｖａを用いて、式
（１）の演算をする。そして演算結果の電圧Ｖｕ、Ｖ
ｖ、Ｖｗがモータ３に印加されるようにインバータ回路
２のスイッチング素子（図示省略）をＰＷＭ駆動するた
めの信号を出力する。

【００１３】

【数１】

【００１４】モータ電流検出部４はモータ３の三相の巻
線Ｕ、Ｖ、Ｗの電流のうち少なくとも二相の巻線の電流
を検出して、検出信号を無効分電流演算部８と有効分電
流演算部９に印加する。モータ電流検出部４が巻線Ｕ、
Ｖ、Ｗの電流を検出したときに出力する信号をそれぞれ
Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとすると、無効分電流演算部８は式
（２）の演算を行って、無効分電流検出値Ｉｒを求め
る。

【００１５】

【数２】

【００１６】また、有効分電流演算部９は式（３）の演
算を行って有効分電流検出値Ｉａを求める。

【００１７】

【数３】

【００１８】検出信号Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗには、Ｉｕ＋Ｉ
ｖ＋Ｉｗ＝０の関係があるので、モータ電流検出部４の
検出信号が少なくとも二相分あれば、無効分電流演算部
８及び有効分電流演算部９で式（２）及び式（３）の演
算ができる。周波数設定部６にはモータ３の回転周波数
指令値が設定されている。

【００１９】図２の（ａ）はベクトル値の、モータの印
加電圧指令値Ｖａ、誘起電圧Ｖ０及び電流Ｉｓの関係を
ｄ−ｑ軸上で表したベクトル図である。モータ３の内部
の磁石による発生電圧はｑ軸上にあり、巻線Ｕ、Ｖ、Ｗ
のリラクタンス分を含むモータ定数によりロータとステ
ータ間に発生する誘起電圧はＶ０となる。印加電圧指令
値Ｖａと誘起電圧Ｖ０とのベクトル差はモータの巻線抵
抗Ｒにモータ電流Ｉｓを乗じたものとなる。式（２）の
演算で得られる無効分電流検出値Ｉｒは、図２の（ｂ）
に示すように印加電圧指令値Ｖａの方向に直交する方向
のモータ電流Ｉｓの成分である。また、式（３）の演算
で得られる有効分電流検出値Ｉａは、印加電圧指令値Ｖ
ａの方向に平行な方向のモータ電流Ｉｓの成分である。
したがって、図２の（ａ）のｄ−ｑ座標に示すように、
モータ電流Ｉｓを、印加電圧指令値Ｖａに平行な方向で
あるａ軸方向と、ａ軸に直交する方向であるｒ軸方向と
に分解した時、無効分電流検出値Ｉｒはｒ軸方向の成分
であり、有効分電流検出値Ｉａはａ軸方向の成分であ
る。従って、無効分電流検出値Ｉｒは式（４）でも表わ
され、有効分電流検出値Ｉａは式（５）でも表わされ
る。

【００２０】

【数４】

【００２１】

【数５】

【００２２】ここで、φは印加電圧指令値Ｖａとモータ
電流Ｉｓとの位相差であり、力率角を意味する。検出値
演算部１０は、無効分電流演算部８の出力である無効分
電流検出値Ｉｒと有効分電流演算部９の出力である有効
分電流検出値Ｉａを用いて、必要に応じて各種の検出値
を出力することができる。これらの検出値は、図２の
（ａ）及び（ｂ）に示す、無効分電流検出値Ｉｒ、力率
角φ、印加電圧指令値Ｖａと誘起電圧Ｖ０との位相差
α、ロータ軸であるｑ軸とモータ電流Ｉｓとの位相差
β、及びｑ軸と印加電圧Ｖａとの位相差δである。力率
角φは式（６）で計算され、位相差αは式（７）で計算
される。

【００２３】

【数６】

【００２４】

【数７】

【００２５】位相差βは式（８）で計算され、位相差δ
は式（９）で計算される。

【００２６】

【数８】

【００２７】

【数９】

【００２８】これらの式において、Ｒはモータ３の巻線
抵抗値、Ｌｑはインダクタンスのｑ軸成分、ωはモータ
３の回転周波数である。モータ電流Ｉｓは式（１０）で
計算できる。

【００２９】

【数１０】

【００３０】本実施例では、前記各種の検出値の内の無
効分電流検出値Ｉｒに対する制御について説明する。指
令部１１には検出値演算部１０が出力する各種の検出値
に対応する指令値を出力するように、それぞれの指令値
が設定されている。本実施例の説明では、無効分電流検
出値Ｉｒに対する制御を行うので、指令部１１は設定さ
れている無効分電流指令値Ｉｒ＊を出力する。加算部１
６は指令値Ｉｒ＊と検出値Ｉｒとの誤差を求めて出力す
る。誤差電圧演算部１２は、この誤差が減少して検出値
Ｉｒが指令値Ｉｒ＊に近づくように、次の制御周期にお
いてモータ印加電圧をフィードバック補償するための電
圧補償値を求めて出力する。電圧補償値の演算には比例
（Ｐ）制御、比例積分制御（ＰＩ）、比例積分微分（Ｐ
ＩＤ）制御などの従来からよく用いられている制御方法
を用いればよい。このときの各制御ゲインは固定値でも
よいし、モータの回転周波数や負荷に応じて値を変更し
てもよい。なお、ここで述べた誤差電圧演算部１２の演
算に用いる制御方法は一般的なものであり、本発明の誤
差電圧演算部１２の動作がこれらの制御方法に限定され
るものではない。

【００３１】周波数設定部６はモータ３の回転周波数を
表す回転周波数指令値ωを出力する。Ｖ／ｆ変換部１３
はこの回転周波数指令値ωに基づいて、モータ３に印加
すべき基準の電圧指令値Ｖｃ＊を出力する。モータ３が
ブラシレスモータであれば、印加電圧と回転数は比例関
係にあるので、回転周波数指令値ωを定数倍した値を電
圧指令値Ｖｃ＊とするのが一般的である。モータ３の起
動時には加速トルクが必要なので、若干大き目の電圧指
令値を出力してもよい。上記の例は一般的な電圧指令値
の生成方法を挙げたにすぎず、本発明のＶ／ｆ変換部１
３の動作がこれらに限定されるものではない。

【００３２】加算部１４はＶ／ｆ変換部１３から出力さ
れた電圧指令値Ｖｃ＊と誤差電圧演算部１２から出力さ
れた電圧補償値を加算し、次の制御周期における印加電
圧指令値Ｖａを生成する。印加電圧指令値Ｖａは出力指
令演算部１５に印加され、インバータ回路２を制御する
ＰＷＭ指令信号が生成される。モータ３はＰＷＭ指令信
号で制御されるインバータ回路２の出力に応じて回転を
する。以上述べた一連の動作を所定の制御周期毎に繰り
返すことによって、最終的にモータ３に印加すべき電圧
の過不足分が補償される。

【００３３】実験によって求めた無効分電流指令値Ｉｒ
＊とモータ３の効率との関係を図３の（ａ）に示す。図
３の（ａ）において、点線は負荷が小さい一定値のと
き、実線は負荷が大きい一定値のとき、一点鎖線は負荷
が上記両者の間の一定値であるときのモータ効率の変化
を示している。図３の（ａ）から、一定値の負荷が加わ
った状態において、点線、一点鎖線、及び実線のカーブ
で表すモータ効率がそれぞれ一定の無効分電流指令値Ｉ
ｒ＊で最大となることから、モータ効率が最大になる無
効分電流指令値Ｉｒ＊が存在することがわかる。図３の
（ｂ）は実験によって求めた無効分電流指令値Ｉｒ＊と
モータ電流Ｉｓとの関係を示すグラフであり、実線、一
点鎖線、点線で示す負荷の大中小は図３の（ａ）の場合
と同じである。図３の（ｂ）から、一定の負荷が加わっ
た状態において、モータ電流Ｉｓが最小になる無効分電
流指令値Ｉｒ＊が存在することがわかる。図３の（ａ）
及び（ｂ）からモータ効率とモータ電流Ｉｓとの関係を
求めたグラフが図３の（ｃ）である。図３の（ｃ）か
ら、モータ電流Ｉｓが最小のときモータ効率が最大とな
ることがわかる。従ってモータ電流Ｉｓが最小となるよ
うに指令部１１の無効分電流指令値Ｉｒ＊を調節すれば
よい。

【００３４】指令部１１が、モータ電流Ｉｓが最小にな
るように無効分電流指令値Ｉｒ＊を逐次更新する制御の
各ステップを図４のフローチャートに示す。図４のステ
ップ３１において、無効分電流検出値Ｉｒと有効分電流
検出値Ｉａから式（１０）によりモータ電流Ｉｓを演算
する。同ステップ３２で前回の制御周期（指令部制御周
期）におけるモータ電流Ｉｓと今回の制御周期における
モータ電流Ｉｓとの大小を比較する。指令部１１の制御
周期である指令部制御周期は、モータ印加電圧指令値Ｖ
ａを作成するモータ印加電圧制御周期とは異なるもので
ある。モータ電流Ｉｓを検出して無効分電流Ｉｒを演算
し、目標である無効分電流指令値Ｉｒ＊との誤差から印
加電圧指令値Ｖａを作成する、というフィードバック制
御の制御周期であるモータ印加電圧制御周期は、通常は
キャリア周期（インバータ回路２をＰＷＭ駆動するスイ
ッチング周波数の逆数）であり、この周期で無効分電流
Ｉｒが無効分電流指令値Ｉｒ＊に等しくなるように制御
する。

【００３５】これに対して指令部制御周期は、無効分電
流指令値Ｉｒ＊を変化させる周期である。無効分電流指
令値Ｉｒ＊を上記の周期で変化させて、一定負荷、一定
回転数の条件においてモータ電流Ｉｓが最小となるよう
にモータを制御する。安定な制御動作を実現するため
に、指令部制御周期はキャリア周期の５倍以上の長さに
するのが望ましい。すなわち無効分電流指令値Ｉｒ＊を
モータ印加電圧制御周期より長い周期で変化させてモー
タ電流Ｉｓの増減を検出し、モータ電流Ｉｓが最小にな
るように無効分電流指令値Ｉｒ＊を調節する。今回の制
御周期のモータ電流Ｉｓの方が前回の制御周期のモータ
電流Ｉｓよりも大きい場合、ステップ３３に進み前回の
制御周期で無効分電流指令値Ｉｒ＊を増加したかどうか
を判定する。無効分電流指令値Ｉｒ＊を増加していた場
合は、ステップ３４に進み無効分電流指令値Ｉｒ＊を減
らす。前回の制御周期で無効分電流指令値Ｉｒ＊を減少
していた場合は、ステップ３５に進み無効分電流指令値
Ｉｒ＊を増やす。ステップ３２で今回の制御周期のモー
タ電流値の方が前回の制御周期のモータ電流値よりも小
さい場合、ステップ３６に進み前回の制御周期で無効分
電流指令値Ｉｒ＊を増やしたかどうかを判定する。無効
分電流指令値Ｉｒ＊を増やしていた場合は、無効分電流
指令値Ｉｒ＊を増加する（ステップ３７）。前回の制御
周期で無効分電流指令値Ｉｒ＊を減らしていた場合は、
無効分電流指令値Ｉｒ＊を減少する（ステップ３８）。
無効分電流指令値Ｉｒ＊を増やしたり減らしたりする時
の変化量は常に一定値でもよく、また制御周期毎に変え
てもよい。例えば、今回の制御周期における無効分電流
指令値Ｉｒ＊と前回の制御周期における無効分電流指令
値Ｉｒ＊との差に応じて変えてもよい。または、図３の
（ａ）や図３の（ｂ）に示したように、負荷が大きい時
は無効分電流指令値Ｉｒ＊の可変幅が小さく、負荷が小
さい時は無効分電流指令値Ｉｒ＊の可変幅が大きいの
で、負荷が大きい時には無効分電流指令値Ｉｒ＊の変化
量を小さく、負荷が小さい時には無効分電流指令値Ｉｒ
＊の変化量を大きくしてもよい。可変幅は各曲線の両端
間の無効分電流指令値Ｉｒ＊の範囲で表される。

【００３６】なお、本実施例では制御周期毎にモータ電
流の瞬時値を検出してその大小を比較しているが、無効
分電流指令値Ｉｒ＊を変更した時点から次に無効分電流
指令値Ｉｒ＊を変更する時点までの時間中のモータ電流
の平均値を演算し平均値同士の大小を比較してもよい。
無効分電流指令値Ｉｒ＊の変更直後はモータの駆動状態
が安定せず無効分電流指令値Ｉｒ＊通りに正確に駆動さ
れていない場合を想定し、無効分電流指令値Ｉｒ＊を変
更してから所定時間経過後の時点から次の制御周期の開
始時点までの時間中のモータ電流の平均値を演算して平
均値同士の大小を比較してもよい。

【００３７】本実施例では式（１０）により求めたモー
タ電流の大小を比較する例を説明したが、大小を比較す
るモータ電流値としては、平方根を取らない二乗和の値
（Ｉａ^２＋Ｉｒ^２）であってもよい。通常は有効分電流
検出値Ｉａの方が無効分電流検出値Ｉｒに比べてはるか
に大きいので、無効分電流検出値Ｉｒは無視して、近似
的に有効分電流検出値Ｉａのみの大小を比較してもよ
い。モータ電流Ｉｓの大小を比較する代わりに、モータ
３に供給する電力の大小を比較してもよい。電力を演算
する方法としては、インバータ制御部５のモータ印加電
圧指令値Ｖａとモータ電流Ｉｓとの乗算を行なえばよ
い。この時には従来から知られている、インバータ回路
の上下アームの両スイッチ（図示省略）がオフしている
時間（いわゆるデッドタイム）を補償したモータ印加電
圧を用いてもよい。モータ電力の検出方法としては、モ
ータ３の端子電圧を検出する検出回路を設けて、実際に
モータ３に印加されている電圧を検出し、検出された電
圧値とモータ電流Ｉｓとの乗算を行う方法でもよい。こ
のようにして、指令部１１は無効分電流指令値Ｉｒ＊を
逐次更新することで、モータ電流Ｉｓあるいはモータ３
に供給する電力が最小となるように無効分電流指令値Ｉ
ｒ＊を設定することができる。

【００３８】本実施例によれば、インバータ制御部５の
指令部１１の制御動作によって、モータ３が常に最高の
効率で駆動されるモータ制御装置を提供することができ
る。検出値が無効分電流Ｉｒ又は力率角φである場合
は、その演算にモータ定数を必要としない。従って、モ
ータ定数の異なる種々のモータに対しても特にモータ制
御装置を調整することなく直ちに適用できる。第１実施
例では、指令部１１に無効分電流指令値Ｉｒ＊を設定
し、無効分電流指令値Ｉｒ＊の設定値をモータ電流Ｉｓ
が最小になるように変化させることにより、モータ３を
最大の効率で駆動できるモータ制御装置が得られた。本
実施例で、前記の無効分電流指令値Ｉｒ＊の代わりに、
印加電圧指令値Ｖａとモータ電流Ｉｓとの位相差φ、印
加電圧指令値Ｖａと誘起電圧Ｖｏとの位相差α、ロータ
軸であるｑ軸とモータ電流Ｉｓとの位相差β及びｑ軸と
印加電圧指令値Ｖａとの位相差δ等の検出値の内のいず
れか１つを用いて、前記無効分電流指令値Ｉｒ＊の場合
と同様の制御を行うことができる。この場合には、指令
部１１にその検出値を設定し、検出値演算部１０がその
検出値の演算を行うように設定すればよい。この場合で
も無効分電流指令値Ｉｒ＊を用いる場合と同様の効果が
得られる。

【００３９】《第２実施例》図５は本発明の第２実施例
のモータ制御装置のブロック図である。図５において、
直流電源１、インバータ回路２、モータ３及びモータ電
流検出部４は第１実施例のものと同じである。図５のイ
ンバータ制御部５Ａは、第１実施例の図１のインバータ
制御部５と以下の点で異なっている。図１の周波数設定
部６の代わりに図５では周波数設定部６Ａが設けられ、
指令部１１の代わりに指令部１１Ａが設けられている。
図５のインバータ制御部５Ａはさらに記憶部１７を有し
ている。記憶部１７は周波数設定部６Ａ及び指令部１１
Ａに接続されている。その他の構成は第１実施例と同様
であるので重複する説明は省略する。

【００４０】記憶部１７はフラッシュメモリやＥＥＰＲ
ＯＭなどの不揮発性メモリで構成されており、モータ制
御装置の電源が遮断されても記憶内容が消去されないメ
モリ装置である。周波数設定部６Ａにはモータ３の回転
周波数指令値ωが設定されており、回転周波数指令値ω
を記憶部１７に出力する。記憶部１７は周波数設定部６
Ａ及び指令部１１Ａの出力を受けて、回転周波数指令値
ω、モータ電流Ｉｓ及び無効分電流指令値Ｉｒ＊の関係
を記憶する。指令部１１Ａはモータが最高の効率で駆動
されているかどうかを判定し、最高の効率で駆動されて
いると判定した時に、モータ電流Ｉｓと無効分電流指令
値Ｉｒ＊を記憶部１７に入力し記憶１７はこれらを記憶
する。指令部１１Ａにおいてモータ３が最高効率で駆動
されているかどうかを判定する処理を図６のフローチャ
ートを用いて説明する。

【００４１】指令部１１Ａは、まずステップ３９で図４
に示すフローチャートのステップ３１から３８の処理を
行う。次にステップ４０に進み、前回の制御周期のモー
タ電流Ｉｓと今回の制御周期のモータ電流Ｉｓの差（モ
ータ電流差）が電流の所定値よりも小さいかどうかを判
定する。モータ電流差が電流の所定値よりも小さい場合
はステップ４１に進み指令部１１Ａの内部に設けられた
カウンタ１１Ｂの計数値Ｎを１つ増やして（Ｎ＋１）に
してステップ４２に進む。モータ電流差が電流の所定値
に等しいか大きいとき、ステップ４４に進みカウンタ１
１Ｂの計数値Ｎを零にクリアし、指令部１１Ａの演算処
理を終わる。ステップ４２において、カウンタ１１Ｂの
計数値が、カウンタ１１Ｂにあらかじめ設定されている
所定の計数値以上になると、ステップ４３に進む。ステ
ップ４３において記憶部１７へモータ電流Ｉｓと無効分
電流指令値Ｉｒ＊を印加して、指令部１１Ａの演算処理
を終了する。

【００４２】図６に示す処理を行うことによって、モー
タ電流差が小さい場合のモータ電流Ｉｓと無効分電流指
令値Ｉｒ＊を検出することができる。無効分電流指令値
Ｉｒ＊を変化させてもモータ電流Ｉｓが大きく変化しな
い場合は、図３の（ａ）から分かるように、モータ３の
駆動状態が最高の効率に近い領域、すなわち山状の曲線
の頂上付近の無効分電流指令値Ｉｒ＊に基づいてモータ
３が駆動されているといえる。そこで、モータ３を最高
の効率で駆動している時のモータ電流Ｉｓと無効分電流
指令値Ｉｒ＊を記憶部１７に印加し記憶させる。なお、
指令部１１Ａの動作は図６に示した処理法以外であって
もよく、モータ３が最高効率で駆動されていることを判
定できる検出方法を含む処理方法であればよいことはい
うまでもない。図６ではモータ電流Ｉｓを検出して処理
をする実施例について説明したが、第１実施例の場合と
同様に、モータ電流Ｉｓの平均値やモータ３への供給電
力を検出して処理を実施してもよい。

【００４３】本実施例によれば指令部１１Ａと記憶部１
７を設けることによってモータ３の効率が最高になる回
転周波数指令値ω、モータ電流Ｉｓ及び無効分電流指令
値Ｉｒ＊の関係をモータを駆動しつつ得ることができ
る。この得られた結果を記憶部１７に記憶し、記憶した
結果に基づいて記憶部１７から指令部１１Ａに無効分電
流指令値Ｉｒ＊を出力すれば、モータの駆動状態に応じ
て常に最高の効率でモータを駆動することができる。な
お、本実施例は無効分電流指令値Ｉｒ＊を記憶部１７に
記憶させる場合の例であるが、力率角φ、α、β、δを
用いてもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上の各実施例で詳細に説明したよう
に、本発明によれば、モータ電流からモータの瞬時の無
効分電流、力率角、印加電圧と誘起電圧の位相差、ロー
タ軸と電流の位相差及びロータ軸と印加電圧の位相差の
いずれか１つの検出値を求め、検出値が対応する指令値
に等しくなるようにインバータ回路を制御する。このと
き指令値の設定をモータが最高の効率で駆動されるよう
に設定するので、常に最高の効率でモータを駆動でき
る。また、モータが最高効率で駆動される時の、モータ
電流、回転周波数及び指令値の関係を記憶させることに
より、記憶結果を利用して常に最高の効率でモータを駆
動できる。無効分電流または力率角を検出するときはモ
ータ定数を使用しないので、モータ定数の異なる他のモ
ータにこのモータ制御装置を適用する場合でも調整が不
要であり、利用範囲の広いモータ制御装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるモータ制御装置の
ブロック図

【図２】（ａ）及び（ｂ）は第１実施例における、モー
タ印加電圧とモータ電流及びそれらの位相差を示すｄ−
ｑ軸上のベクトル図

【図３】（ａ）はモータの無効分電流指令値とモータ効
率の関係を示すグラフ、（ｂ）はモータの無効分電流指
令値とモータ電流の関係を示すグラフ、（ｃ）はモータ
効率とモータ電流の関係を示すグラフ

【図４】本発明の第１実施例における指令部１１の動作
ステップを示すフローチャート

【図５】本発明の第２実施例におけるモータ制御装置の
ブロック図

【図６】本発明の第２実施例における指令部１１Ａの動
作ステップを示すフローチャート

【図７】第１の従来例のモータ制御装置のブロック図

【符号の説明】

１直流電源２インバータ回路３モータ４モータ電流検出部５、５Ａインバータ制御部６、６Ａ周波数設定部７波形生成部８無効分電流演算部９有効分電流演算部１０検出値演算部１１、１１Ａ指令部１２誤差電圧演算部１３Ｖ／ｆ変換部１４加算部１５出力指令演算部１６加算部１７記憶部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流を交流に変換してモータに交流電力
を供給するインバータ回路、前記モータを流れる電流を検出し検出信号を出力するモ
ータ電流検出部、及び前記インバータ回路を制御するイ
ンバータ制御部を備えるモータ制御装置において、前記インバータ制御部は、前記モータの回転周波数の指令信号を出力する周波数設
定部、前記周波数設定部の指令信号から回転位相信号を生成す
る波形生成部、前記波形生成部の回転位相信号及び前記モータ電流検出
部の検出信号から、無効分電流を演算する無効分電流演
算部及び有効分電流を演算する有効分電流演算部、前記無効分電流演算部及び前記有効分電流演算部の出力
に基づいて所定の検出値を演算する検出値演算部、前記無効分電流演算部及び前記有効分電流演算部の出力
に基づいて所定の指令値を演算し、前記モータを流れる
電流が最小となるように出力を調節する指令部、前記指令部の出力と前記検出値演算部の出力との差から
誤差電圧を演算する誤差電圧演算部、前記周波数設定部の指令信号から基準電圧を求めるＶ／
ｆ変換部、前記誤差電圧演算部及び前記Ｖ／ｆ変換部の出力からモ
ータ印加電圧指令値を演算する加算部、及び前記波形生
成部及び前記加算部の出力から前記インバータ回路に与
える制御信号を生成する出力指令演算部、を有するモータ制御装置。
【請求項２】前記指令部は、前記モータに供給する電
力が最小となるように前記指令部の出力を調整する請求
項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】前記所定の検出値が無効分電流検出値で
ある請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項４】前記所定の検出値が、印加電圧指令値と
モータ電流との間の位相差である請求項１記載のモータ
制御装置。
【請求項５】前記所定の検出値が、印加電圧指令値と
誘起電圧との位相差である請求項１記載のモータ制御装
置。
【請求項６】前記所定の検出値が、ｄ−ｑ座標におけ
るｑ軸とモータ電流との位相差である請求項１記載のモ
ータ制御装置。
【請求項７】前記所定の検出値が、ｄ−ｑ座標におけ
るｑ軸と印加電圧指令値との位相差である請求項１記載
のモータ制御装置。
【請求項８】前記インバータ制御部は、前記指令部及び前記周波数設定部の出力に基づいて前記
モータが効率の高い駆動状態となっている時に、前記モ
ータの回転周波数、前記モータに流れる電流及び前記指
令部の指令値を記憶する記憶部を有し、前記記憶部は、前記回転周波数と前記モータを流れる電
流に対応する指令値を記憶内容に基づいて決定して、前
記指令部を経て出力する請求項１から７のいずれかに記
載のモータ制御装置。