JP2004222402A - Operation controller for motor - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an operation controller for a motor in which the motor can be driven while suppressing a distortion in an output waveform even if a period incapable of detecting the winding current of the motor is present, and the current detecting section can be reduced in size and cost. <P>SOLUTION: The operation controller for a motor comprises a means 16 for making a decision whether a current detection value is effective or not based on a driving waveform signal generated from a waveform generating means 15A when the waveform generating means 15A generates the driving waveform signal for driving a power converting section 3 based on the current detection value by connecting a resistor 6 with a current input passage to the power converting section 3 for converting DC power into AC power being fed to the motor and detecting the winding current of the motor at a specified period by a current detecting means 8 based on a voltage generated in the resistor, and a current estimating means 17A for estimating a present winding current from a current detection value close to an effective current detection value when a decision is made that the current detection value is ineffective and using it for generating the driving waveform signal in place of the output from the current detecting means. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の巻線電流を検出してＰＷＭ制御により電動機を制御する電動機の運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１はこの種の従来の電動機の運転制御装置の構成を部分的にブロックで示した回路図である。同図において、直流電源部１の正側及び負側の出力端子間に平滑コンデンサ２が接続され、平滑された直流が直流交流変換部３に加えられる。直流交流変換部３は還流用のダイオードが逆並列接続された６個のスイッチング素子が３相ブリッジ接続されたものでなり、正側のスイッチング素子（以下、正側アームともいう）と負側スイッチング素子（以下、負側アームともいう）との相互接続点から電動機４に３相交流電流が供給される。直流交流変換部３を制御するためにモータ制御部１１１が設けられている。モータ制御部１１１は、直流交流変換部３に電動機４が接続される３本の給電線のうち、２本の給電線にそれぞれ接続された電流検出回路５の電流検出値から、電動機の回路方程式を用いて、回転子位置を推定し、推定された回転子位置に対応した交流電流波形を生成するように直流交流変換部３を制御する構成になっている。
【０００３】
図１２はこの種のもう一つの従来の電動機の運転制御装置の構成を部分的にブロックで示した回路図であり、図中、図１１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。ここに示したモータ制御部１１２は、直流電源部１の負側と直流交流変換部３の負側アームとの間に接続された抵抗にそれぞれ発生する電圧に基づいて電動機４の巻線電流を演算し、この巻線電流から電動機の回路方程式を用いて回転子位置を検出し、さらに、平滑コンデンサ２に並列接続された直流電圧検出部７によって検出される直流電圧を用いて、回転子位置に対応した交流電流波形を生成するように直流交流変換部３を制御する構成になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電動機４には交流電圧が供給されるので、巻線の電圧は常に変動している。従って、図１１に示すように電動機に対する給電線の電流を検出するには、コストが高く設置面積の大きいホールセンサを使用してなる絶縁型の電流検出回路５が必要になり、その接続処理を含めると運転制御装置がコスト高で、大型になるという問題があった。
【０００５】
これに対して、図１２にその構成を示したモータ制御部１１２は、運転制御装置のコストを低く抑えることができる。しかし、電動機４の回転数の高いところでは直流交流変換部３の駆動電圧を高くする必要があるため、あまり高い電圧を出力すると電流の検出ができないことがあった。この欠点を補う駆動方法として、直流交流変換部３の駆動波形から電流が検出できないと判断した場合に、電流を検出することができるように駆動波形を補正することが考えられるが、この方法では交流出力波形の歪みが大きくなり、電動機の回転むら、振動、騒音が大きくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は電動機の巻線電流を検出できない期間がある場合でも出力波形の歪みを小さく抑えて電動機を駆動することができ、かつ、電流検出部の小型、低コスト化を図り得る電動機の運転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】
請求項１に係る発明は、
直流を交流に変換して電動機に供給する電力変換部と、電力変換部に対する電流入力経路に接続された抵抗に発生する電圧に基づいて、所定の周期で電動機の巻線電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の電流検出値に基づいて電力変換部を駆動するための駆動波形信号を生成する波形生成手段とを備えた電動機の運転制御装置において、
波形生成手段によって生成された駆動波形信号に基づいて、電流検出手段によって検出された今回の電流検出値が電動機の巻線電流を表している有効な値か、電流検出値が電動機の巻線電流を表していない無効な値かを判定する電流有効判定手段と、
電流有効判定手段により、今回の電流検出値が無効と判定されたとき、有効と判定された直近の電流検出値から今回の巻線電流を推定して電流検出手段の出力に代えて駆動波形信号の生成に供する電流推定手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電動機の運転制御装置において、電流推定手段は、有効と判定された直近の電流検出値に所定のゲインを乗じて今回の巻線電流を推定することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、
直流を交流に変換して電動機に供給する電力変換部と、電力変換部に対する電流入力経路に接続された抵抗に発生する電圧に基づいて、所定の周期で電動機の巻線電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の電流検出値に基づいて電力変換部を駆動するための駆動波形信号を生成する波形生成手段とを備えた電動機の運転制御装置において、
波形生成手段によって生成された駆動波形信号に基づいて、電流検出手段によって検出された今回の電流検出値が電動機の巻線電流を表している有効な値か、電流検出値が電動機の巻線電流を表していない無効な値かを判定する電流有効判定手段と、
電流有効判定手段により、今回の電流検出値が無効と判定されたとき、有効と判定された直近の駆動波形信号の生成に関連する信号に基づいて駆動波形信号を生成する手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、
直流を交流に変換して電動機に供給する電力変換部と、電力変換部に対する電流入力経路に接続された抵抗に発生する電圧に基づいて、所定の周期で電動機の巻線電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の電流検出値に基づいて電力変換部を駆動するための駆動波形信号を生成する波形生成手段とを備えた電動機の運転制御装置において、
波形生成手段によって生成された駆動波形信号又はこの駆動波形信号の生成に関連する信号に基づいて、電流検出手段によって検出された今回の電流検出値が電動機の巻線電流を表している有効な値か、電流検出値が電動機の巻線電流を表していない無効な値かを判定する電流有効判定手段と、
電流有効判定手段により電流検出値が無効と判定された回数の頻度を求め、この頻度が高い場合ほど、駆動波形信号の生成に関連する信号を目標値に近づけるための制御ゲインを低い値に変更する手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、
直流を交流に変換して電動機に供給する電力変換部と、電力変換部に対する電流入力経路に接続された抵抗に発生する電圧に基づいて、所定の周期で電動機の巻線電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の電流検出値に基づいて電力変換部を駆動するための駆動波形信号を生成する波形生成手段とを備えた電動機の運転制御装置において、
波形生成手段によって生成された駆動波形信号に基づいて、電流検出手段によって検出される次回の電流検出値が電動機の巻線電流を表す有効な値か、巻線電流を表していない無効な値かを推定する次回電流無効推定手段と、
次回電流無効推定手段により、電流検出値が無効と推定されたとき、次回に駆動波形信号の生成に関連する信号を目標値に近づけるための制御ゲインを低い値に変更する手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、
直流を交流に変換して電動機に供給する電力変換部と、電力変換部に対する電流入力経路に接続された抵抗に発生する電圧に基づいて、所定の周期で電動機の巻線電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の電流検出値に基づいて電力変換部を駆動するための駆動波形信号を生成する波形生成手段とを備えた電動機の運転制御装置において、
波形生成手段によって生成された駆動波形信号に基づいて、電流検出手段によって検出される次回以降の電流検出値が電動機の巻線電流を表す有効な値か、電動機の巻線電流を表さない無効な値かを推定すると共に、連続して巻線電流を表わさない回数を推定する次回電流無効回数推定手段と、
次回電流無効回数推定手段により無効と推定された連続回数が多い場合ほど、駆動波形信号の生成に関連する信号を目標値に近づけるための制御ゲインを低い値に変更する手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電動機の運転制御装置において、電流有効判定手段により、電流検出値が無効と判定された後、電流検出値が有効を表していると判定されたとき、駆動波形信号の生成に関連する信号を目標値に近づけるための制御ゲインを所定値より低い値に変更する手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の電動機の運転制御装置において、電流有効判定手段により、電流検出値が連続して無効と判定された回数を計数する手段を備え、無効の連続回数が多い場合ほど制御ゲインを低い値に変更することを特徴とする。
【００１５】
請求項９に係る発明は、請求項８に記載の電動機の運転制御装置において、電流有効判定手段により、無効と判定された連続回数が多い場合ほど制御ゲインを低下させる割合を小さくすることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の電動機の運転制御装置において、電流有効判定手段により、電流検出値が連続して有効と判定された回数を計数する手段を備え、有効の連続回数が多い場合ほど制御ゲインを増加させる割合を大きくすることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る電動機の運転制御装置の第１の実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図である。同図において、電力変換部としての直流電源部１の正側及び負側の出力端子間に平滑コンデンサ２が接続され、平滑された直流が直流交流変換部３に加えられる。直流交流変換部３は還流用のダイオードが逆並列接続された６個のスイッチング素子が３相ブリッジ接続され、正側のスイッチング素子と負側スイッチング素子との相互接続点から電動機４に３相交流電流が供給される。この直流交流変換部３を制御するために、直流電源部１の負側と直流交流変換部３の３相分の負側アームとの間にそれぞれ抵抗６が接続され、さらに、平滑コンデンサ２に直流電圧検出部７が並列接続されており、抵抗６にそれぞれ発生する電圧と、直流電圧検出部７によって検出される直流電圧とに基づいて、モータ制御部１０１が直流交流変換部３を構成するスイッチング素子をオン、オフ制御する構成になっている。
【００１８】
次に、モータ制御部１０１の構成について説明する。モータ制御部１０１の外部から目標回転数ωｒｅｆが与えられる一方、抵抗６にそれぞれ発生した電圧及び直流電圧検出部７で検出された電圧に基づいて推定回転数ωｅｓｔが演算される。この目標回転数ωｒｅｆと推定回転数ωｅｓｔとの差分を比例、積分することによってトルク成分電流の目標値Ｉｑｒｅｆを出力するＰＩ制御部１１Ａを備えている。このＰＩ制御部１１Ａの出力端に、トルク成分電流の目標値Ｉｑｒｅｆを励磁成分電流の目標値Ｉｄｒｅｆに変換する演算部１２が接続されている。ＰＩ制御部１１Ａから出力されるトルク成分電流の目標値Ｉｑｒｅｆと、検出されたトルク成分電流Ｉｑとの差分を比例、積分演算することによって電圧指令値のｑ軸成分Ｖｑを出力するＰＩ制御部１３Ａと、演算部１２から出力される励磁成分電流の目標値Ｉｄｒｅｆと検出されたトルク成分電流Ｉｄとの差分を比例、積分演算することによって電圧指令値のｄ軸成分Ｖｄを出力するＰＩ制御部１４Ａとを備え、この電圧指令値のｑ軸成分Ｖｑ及びｄ軸成分Ｖｄが波形合成部１５Ａに加えられる。
【００１９】
一方、抵抗６にそれぞれ流れる巻線電流が電圧に換算されて電流検出部８に入力される。電流検出部８は、電動機のロータ推定位置θｅｓｔを用いてロータ軸上の座標に換算されたトルク成分電流Ｉｑ′と励磁成分電流Ｉｄ′とを出力して電流選択部１８に加える。また、波形合成部１５Ａから出力される駆動波形信号に基づいて、電流検出部８から出力されたトルク成分電流Ｉｑ′と励磁成分電流Ｉｄ′が電動機４の巻線電流を表しているか有効な値か、巻線電流を表していない無効な値かを判定してその判定結果を電流選択部１８に加える電流有効判定部１６を備えている。さらに、有効と判定された前回のトルク成分電流Ｉｑと励磁成分電流Ｉｄを記憶して推定トルク成分電流Ｉｑｅｓｔ及び推定励磁成分電流Ｉｄｅｓｔを出力して電流選択部１８に加える電流推定部１７Ａを備えている。電流選択部１８は電流有効判定部１６の判定結果に応じて、トルク成分電流Ｉｑ′、励磁成分電流Ｉｄ′、又は、推定トルク成分電流Ｉｑｅｓｔ、推定励磁成分電流Ｉｄｅｓｔをトルク成分電流Ｉｑ、励磁成分電流Ｉｄとして出力するように構成されている。
【００２０】
また、電流選択部１８から出力されるトルク成分電流Ｉｑ、励磁成分電流Ｉｄ、前述した電圧指令値のｑ軸成分Ｖｑ、ｄ軸成分Ｖｄ及び直流電圧検出部７で検出された電圧信号をそれぞれ入力として推定回転数ωｅｓｔを演算するロータ速度推定演算部９Ａと、この推定回転数ωｅｓｔを積分することによって、ロータ推定位置θｅｓｔを出力する積分部１０とを備えている。波形合成部１５Ａは電圧指令値のｑ軸成分Ｖｑ、ｄ軸成分Ｖｄ、直流電圧検出部７の電圧信号及びロータ推定位置θｅｓｔに基づいて電動機４のステータ軸上の駆動電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを演算し、さらに、この駆動電圧に対応させて直流交流変換部３のスイッチング素子を駆動する駆動波形信号を生成するように構成されている。
【００２１】
上記のように構成された第１の実施形態の動作について以下に説明する。直流電源部１から供給された電圧が平滑コンデンサ２で平滑されて直流交流変換部３に供給される。直流交流変換部３はモータ制御部１０１によって駆動され、直流を３相交流に変換して電動機４に供給する。このとき、直流交流変換部３に供給される電圧が直流電圧検出部７によって検出され、電動機４の巻線電流が抵抗６を介して電流検出部８によって検出される。この電流検出部８は、さらに、ロータ推定位置θｅｓｔに応じて、３相分の検出電流をロータ軸上の座標で表されるトルク成分電流Ｉｑ′と励磁成分電流Ｉｄ′とに変換して出力する。
【００２２】
このとき、モータ制御部１０１においては、目標回転数ωｒｅｆと推定回転数ωｅｓｔとの差分がＰＩ制御部１１Ａによって比例、積分演算され、このＰＩ制御部１１Ａからトルク成分電流の目標値Ｉｑｒｅｆが出力される。また、トルク成分電流の目標値Ｉｑｒｅｆは演算部１２に入力され、ここで励磁成分電流の目標値Ｉｄｒｅｆに変換される。また、推定回転数ωｅｓｔが積分部１０によって積分されてロータ推定位置θｅｓｔが出力される。トルク成分電流の目標値Ｉｑｒｅｆは検出されたトルク成分電流Ｉｑと比較され、その偏差分がＰＩ制御部１３Ａで比例、積分演算されて電圧指令値のｑ軸成分Ｖｑに変換される。また、励磁成分電流の目標値Ｉｄｒｅｆは検出された励磁電流成分Ｉｄと比較され、その偏差分がＰＩ制御部１４Ａで比例、積分演算されて電圧指令値のｄ軸成分Ｖｄに変換される。
【００２３】
波形合成部１５Ａにおいては電圧指令値のｑ軸成分Ｖｑ、ｄ軸成分Ｖｄ、ロータ推定位置θｅｓｔ及び直流電圧Ｖｄｃに基づいて電動機４のステータ軸上の駆動電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを演算し、さらに、この駆動電圧に対応させて直流交流変換部３のスイッチング素子を駆動する駆動波形信号を生成する。この駆動波形信号は電流有効判定部１６にも加えられる。一方、電流有効判定部１６は前回の駆動信号に基づいて電流検出部８で検出された電流が電動機４の実際の巻線電流を表しているか否かを判断し、その結果を電流選択部１８に伝える。電流推定部１７ＡはＰＩ制御部１３Ａ及びＰＩ制御部１４Ａの演算に供されたトルク成分電流Ｉｑ及び励磁成分電流Ｉｄを逐次記憶し、推定トルク成分電流Ｉｑｅｓｔ及び推定励磁成分電流Ｉｄｅｓｔとして出力する。電流選択部１８は、電流検出部８で検出された電流が巻線電流を表していると判定された場合には、電流検出部８で変換されたトルク成分電流Ｉｑ′及び励磁成分電流Ｉｄ′を選択してそれぞれトルク成分電流Ｉｑ及び励磁成分電流Ｉｄとし、電流検出部８で検出された電流が巻線電流を表していないと判定された場合には推定トルク成分電流Ｉｑｅｓｔ及び推定励磁成分電流Ｉｄｅｓｔをトルク成分電流Ｉｑ及び励磁成分電流Ｉｄとしてロータ速度推定演算部９Ａ、ＰＩ制御部１３Ａ、ＰＩ制御部１４Ａ及び電流推定部１７Ａに加える。ロータ速度推定演算部９Ａは直流電圧検出部７で検出された直流電圧Ｖｄｃ、電圧指令値のｑ軸成分Ｖｑ、ｄ軸成分Ｖｄ、トルク成分電流Ｉｑ、励磁成分電流Ｉｄに基づいて、電動機の回路方程式により電動機４の回転子位置を検出する。
【００２４】
次に、電流有効判定部１６は、電流検出部８による電流検出値が有効か無効かを判定する原理について説明する。一般に、３相の電動機に電力を供給する３本の給電線の各電流の総和はゼロであるので、このうちの２本の給電線の電流が検出されたとすれば、３本の給電線の電流を知ることができる。従って、少なくとも２本の巻線電流が検知できないとすれば、電動機の回路方程式を使用することができないので回転子位置を検出することはできない。
【００２５】
また、直流交流変換部３の各負側アームにそれぞれ接続された抵抗６に流れる電流から電動機４の巻線電流を推定する方法において、正側アームがオフ状態で負側アームがオン状態であるときに電動機４の巻線電流が抵抗６に流れる。つまり、正側アームがオフ状態で負側アームがオン状態である場合に、抵抗６で検出した電流が巻線電流を表すことになる。
【００２６】
一方、直流交流変換部３の通電状態が変化した直後は、抵抗６に過渡的電流が流れるため、一般的に数μｓである一定時間ｔ１以上、直流交流変換部３の状態が保持されないと、巻線電流を正しく検出することはできない。本実施形態を構成する電流検出部８は、ＡＤ変換部の互いのばらつきを抑えるために１つのＡＤコンバータを使用する。このＡＤコンバータはデータをサンプリングするのに約１μｓの固有の時間ｔ２が必要で、さらに、サンプリングしたデータを変換するのに数μｓの時間ｔ３を必要とする。また、１つのデータの変換中は他のデータを変換することはできない。従って、２つの巻線電流を検出するには、Ｔ＝ｔ１＋２×ｔ２＋ｔ３以上の期間、直流交流変換部３の状態が保持されなければならないことになる。つまり、波形合成部１５Ａから出力される駆動信号から、抵抗６によって検出された電流が巻線電流を表しているか否かを判断することができる。電流有効判定部１６はこれらの原則に従って電流検出部８で検出された電流が有効か否かを判定している。
【００２７】
図２は波形合成部１５Ａにおいて、電圧指令値のｑ軸成分Ｖｑ、ｄ軸成分Ｖｄに基づいて直流交流変換部３の駆動信号を生成する場合に使用する空間ベクトル変換を示した図であり、外側の６角形は直流交流変換部３で出力することのできる最大ベクトルの軌跡を表しており、この６角形に内接する円は正弦波出力時の最大ベクトルの軌跡を表している。６角形の内側に破線で示された６角形は外側の６角形から２相分の巻線電流を検出するのに必要な時間、負側アームのオン時間を確保することのできる最大ベクトルの軌跡を表している。この図２から明らかなように、破線の６角形と内接円との交点を通るように区分した区間Ｂは内接円が破線の６角形の外側になっているため、この区間で正弦波の最大ベクトルを出力した場合には２相の巻線電流を検出することができないことを示している。
【００２８】
図３は直流交流変換部３を構成する正側アームを構成するスイッチング素子をそれぞれＵ，Ｖ，Ｗとし、負側アームを構成するスイッチング素子をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚとしたとき、これらのスイッチング素子をオン、オフ制御してＵ相巻線に電流Ｉｕを流している期間に、駆動波形信号に応じて電流検出部８の検出値が有効か無効かを判定する波形図である。この場合、所定の周期を持った基準時刻を中心にして（図面の左右）対称な駆動信号が生成されている。電流有効判定部１６は、この駆動波形信号の幅が図２中の破線の６角形を超える区間において無効と判定され、反対に、駆動波形信号の幅が図２中の破線の６角形を超えない区間においては有効と判定される。
【００２９】
上記の判定により、有効と判定された場合には電流検出部８で検出された電流に基づいて換算されたトルク成分電流Ｉｑ′及び励磁成分電流Ｉｄ′がトルク成分電流Ｉｑ及び励磁成分電流Ｉｄとして電流選択部１８で選択出力され、無効と判定された場合には電流推定部１７Ａに記憶された推定トルク成分電流Ｉｑｅｓｔ及び推定励磁成分電流Ｉｄｅｓｔがトルク成分電流Ｉｑ及び励磁成分電流Ｉｄとして電流選択部１８で選択出力される。
【００３０】
一般に、空気調和機の圧縮機などのように、電動機４の軸が駆動部と直結されている場合、前回の負荷トルクと新しいロータの軸角度とから負荷トルクが推定できるので、検出電流が無効であることが確実に検出できれば、電動機４の電流推定部１７Ａからの推定電流で駆動しても誤差の少ない制御を行うことができる。
【００３１】
かくして、第１の実施形態によれば、電動機の巻線電流を検出できない期間がある場合でも出力波形の歪みを小さく抑えて電動機を駆動することができ、かつ、電流検出部の小型、低コスト化が図られる。
【００３２】
なお、図１に示した第１の実施形態において、電動機４の負荷が軸角度によって変化する場合、電流推定部１７Ａにロータ軸角情報を入力し、前回のトルク成分電流Ｉｑ及び励磁成分電流Ｉｄをロータ角度で補正することにより、誤差のより少ない電流推定を行うことができる。
【００３３】
図４は本発明に係る電動機の運転制御装置の第２の実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図である。図中、第１の実施形態を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態に係るモータ制御部１０２は、電流推定部１７Ａの代わりに、トルク成分電流Ｉｑ及び励磁成分電流Ｉｄと、その目標値Ｉｑｒｅｆ及びＩｄｒｅｆとを入力して新しいトルク成分電流Ｉｑ及び励磁成分電流Ｉｄを推定する電流推定部１７Ｂを設けた点が第１の実施形態と構成を異にし、これ以外は図１と全て同じに構成されている。
【００３４】
以下、第１の実施形態と構成を異にする部分を中心にしてその動作を説明する。ＰＩ制御部１３Ａ及びＰＩ制御部１４Ａは、電流検出部８で検出されたトルク成分電流Ｉｑ及び励磁成分電流Ｉｄを目標値Ｉｑｒｅｆ及びＩｄｒｅｆに近づけるように制御している。そして、定常時であって制御が発散していなければ、次回の検出電流はＰＩ制御部１３Ａ及びＰＩ制御部１４Ａのゲイン分だけ目標電流に近づくと推定できる。電流推定部１７Ｂはこの原理に従って、電動機４の巻線電流が検出できない場合に、前回検出されたトルク成分電流Ｉｑ及び励磁成分電流Ｉｄと前回の目標値Ｉｑｒｅｆ及びＩｄｒｅｆとから新しい推定トルク成分電流Ｉｑｅｓｔ及び推定励磁成分電流Ｉｄｅｓｔを出力する。これによって、電流が正しく検出できた場合に近い制御性を確保することができる。このとき、電流推定のゲインを本来の比例、積分制御（ＰＩ制御）による電流ゲイン以下にすることで、制御の発散を抑えることができる。
【００３５】
かくして、第２の実施形態によれば、電動機の巻線電流を検出できない期間がある場合でも出力波形の歪みを小さく抑えて電動機を駆動することができ、かつ、電流検出部の小型、低コスト化が図られる。
【００３６】
図５は本発明に係る電動機の運転制御装置の第３の実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図である。図中、第１の実施形態を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態に係るモータ制御部１０３は、図１中の電流推定部１７Ａ及び電流選択部１８を除去し、電流有効判定部１６の判定結果信号をロータ速度推定演算部９Ｂ、ＰＩ制御部１１Ｂ、１３Ｂ、１４Ｂ及び波形合成部１５Ｂに加えるように構成した点が図１と構成を異にしている。なお、ロータ速度推定演算部９Ｂ、ＰＩ制御部１１Ｂ、１３Ｂ、１４Ｂはそれぞれ図１に示したロータ速度推定演算部９Ａ、ＰＩ制御部１１Ａ、１３Ａ、１４Ａの機能の他に、電流有効判定部１６の出力信号が無効である場合に前回の出力状態を保持する機能を有している。波形合成部１５Ｂは前回の値に保持された信号に基づいて新しい駆動信号を生成する機能を備えたものである。
【００３７】
上記のように構成された第３の実施形態の動作について、特に、第１の実施形態と構成を異にする部分を中心にして説明する。電動機４の負荷トルクがロータの軸角度に対して一定であれば、次回の駆動信号は前回の電圧指令値のｑ軸成分Ｖｑ、ｄ軸成分Ｖｄを使用し、直流交流変換部３のＰＷＭ周期と電動機のロータ速度から計算された角度だけ進めることによって計算することができる。このとき、ロータ速度推定演算部９Ｂ、ＰＩ制御部１１Ｂ、１３Ｂ、１４Ｂの出力を前回と同じにし、内部の制御を行わないようにして、間違った電流（巻線電流を表していない検出電流から計算された電流）に基づいた異常な制御データが内部に残ることを防止し、次に巻線電流が検出できたときにも追従性の良い制御を行うことができる。
【００３８】
空気調和機の圧縮機などのように、電動機４の軸が駆動部と直結されている場合、前回の負荷トルクと新しいロータの軸角度とから負荷トルクが推定できるため、巻線電流が確実に検出できれば、電圧指令値のｑ軸成分Ｖｑ、ｄ軸成分Ｖｄをロータの軸角度で補正し、誤差の少ない制御を行うことができる。
【００３９】
かくして、第３の実施形態によれば、電動機の巻線電流を検出できない期間がある場合でも出力波形の歪みを小さく抑えて電動機を駆動することができ、かつ、電流検出部の小型、低コスト化が図られる。
【００４０】
なお、図５に示す第３の実施形態において、電流有効判定部１６の信号を波形合成部１５Ｂへ入力することを省略するようにしても、波形合成部１５Ｂの入力信号のうち、ロータ推定角度θｅｓｔ以外の入力値を保持することにより同様の駆動波形の生成ができるので、上述したと同様な効果が得られる。
【００４１】
図６は本発明に係る電動機の運転制御装置の第４の実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図である。図中、第２の実施形態を示す図４と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態に係るモータ制御部１０４は、図４に示した構成に対して、電流有効判定部１６の電流無効信号とは別に、無効から有効に変化したことを示す信号をロータ速度推定演算部９Ｃ、ＰＩ制御部１１Ｃ、１３Ｃ、１４Ｃに加え、これによってロータ速度推定演算部９Ｃ、ＰＩ制御部１１Ｃ、１３Ｃ、１４Ｃは制御の係数を変更するように構成した点が図４と構成を異にしている。
【００４２】
上記のように構成された第４の実施形態の動作について、特に、図４と構成を異にする部分について以下に説明する。平均回数演算部１９は所定の期間の電流検出回数を、例えば、８として、この間に電流有効判定部１６の出力信号が無効から有効に変化する回数が何回であるかの平均回数を演算し、計算された平均回数信号をロータ速度推定演算部９Ｃ、ＰＩ制御部１１Ｃ、１３Ｃ、１４Ｃにそれぞれ加える。これに応じてＰＩ制御部１１Ｃは速度制御ゲインを、ＰＩ制御部１３Ｃ及び１４Ｃは電流制御ゲインを、ロータ速度推定演算部９Ｃは速度推定ゲインをそれぞれ変更する。この場合、電流が正常に検出できたときに近い平均ゲインと同じになるように変更することによって、制御の応答性は悪化するが、制御の安定性を確保することができる。表１に平均回数に対応して変更されるゲインの一例を示す。表１に示したように、３種類のゲインの中で電流が検出できた場合のゲインが高いゲインの比率を小さくすることによって制御の発振を抑えることができる。（表１に示した例では、通常時の電流制御ゲインが高い）ゲインの中で電流が検出できた場合のゲインが低いものについては、変更しなくとも同じ効果が得られる。
【００４３】
【表１】

なお、上記実施形態では電流有効判定部１６の出力信号が無効から有効に変化する回数の平均回数を演算したが、平均回数には限定されず、無効から有効に変化する回数の頻度を求めるものであれば上述したと同様な制御が可能である。
【００４４】
かくして、第４の実施形態によれば、電動機の巻線電流を検出できない期間がある場合でも出力波形の歪みを小さく抑えて電動機を駆動することができ、かつ、電流検出部の小型、低コスト化が図られる。
【００４５】
なお、図６に示した実施形態では電流有効判定部１６の出力信号が無効から有効に変化する回数に応じて速度制御ゲイン、電流制御ゲイン及び速度推定ゲインを変更したが、この技術を図５に示す第３の実施形態に適用することができる。すなわち、図５に示す第３の実施形態においては電流有効判定部１６の出力信号が無効である場合に前回の出力状態を保持したが、この代わりに、電流有効判定部１６の出力信号が無効から無効に変化した時に、ＰＩ制御部１１Ｃは速度制御ゲインを、ＰＩ制御部１３Ｃ及び１４Ｃは電流制御ゲインを、ロータ速度推定演算部９Ｃは速度推定ゲインをそれぞれ小さく変更するようにしても、第３の実施形態で説明したと略同様な効果が得られる。
【００４６】
図７は本発明に係る電動機の運転制御装置の第５の実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図である。図中、第３の実施形態を示す図５又は第４の実施形態を示す図６と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態に係るモータ制御部１０５は図５中の電流有効判定部１６を除去し、その代わりに、波形合成部１５Ｂからの駆動信号を入力し、次回の駆動信号を推定し、この推定した駆動信号による検出電流が電動機４の巻線電流を表しているか否かを推定する次回電流無効推定部２０を設けたもので、無効と推定されたときＰＩ制御部１１Ｃは速度制御ゲインを、ＰＩ制御部１３Ｃ及び１４Ｃは電流制御ゲインを、ロータ速度推定演算部９Ｃは速度推定ゲインをそれぞれ変更するように構成したものである。
【００４７】
次に、この第５の実施形態の動作について、特に、図５又は図６と構成を異にする部分について以下に説明する。波形合成部１５Ｂから出力される前回のＰＷＭ周期の駆動信号及び今回のＰＷＭ周期の駆動信号から次回のＰＷＭ周期の駆動信号を予測することができる。次回電流無効推定部２０は予測された駆動信号から電流検出部８の検出信号が有効か無効かを推定することができる。そして無効と推定されたときＰＩ制御部１１Ｃは速度制御ゲインを、ＰＩ制御部１３Ｃ及び１４Ｃは電流制御ゲインを、ロータ速度推定演算部９Ｃは速度推定ゲインをそれぞれ通常時より小さくする。これにより、電動機４の巻線電流が検出できない間に制御がオーバーシュートし、次に電流が検出されたときに出力を大きく補正することを防ぐことができるので、電動機４の回転むらを抑えることができる。
【００４８】
次回の駆動信号を推定する例としては、前回のＵ相の駆動時間をｔｕ０、今回のＵ相駆動時間をｔｕ１、次回のＵ相駆動時間をｔｕ２とすると、ｔｕ２＝ｔｕ１＋（ｔｕ１−ｔｕ０）として推定する方法がある。このような推定を行えば、ＰＷＭ周期が電動機４の回転周期に比べて十分に小さければ精度良く推定することができる。
【００４９】
かくして、第５の実施形態によれば、電動機の巻線電流を検出できない期間がある場合でも出力波形の歪みを小さく抑えて電動機を駆動することができ、かつ、電流検出部の小型、低コスト化が図られる。
【００５０】
なお、図７に示した第５の実施形態において、次回電流無効推定部２０が波形合成部１５Ｂの出力である駆動信号を用いて次回電流の無効を推定しているが、このの代わりに、波形合成部１５Ｂの入力である直流電圧Ｖｄｃ、電圧指令値のｑ軸成分Ｖｑ、ｄ軸成分Ｖｄ及びロータ推定角度θｅｓｔを使用して次回電流の無効を推定推定するようにしても上述したと同様な効果が得られる。
【００５１】
図８は本発明に係る電動機の運転制御装置の第６の実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図である。図中、第５の実施形態を示す図７と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態に係るモータ制御部１０６は図７中の次回電流無効推定部２０に代えて、直流電圧検出部７で検出された直流電圧Ｖｄｃ、ロータ速度推定演算部９Ｃから出力される推定回転数ωｅｓｔ、積分部１０から出力されるロータ推定位置θｅｓｔ、ＰＩ制御部１３Ｃ及び１４Ｃからそれぞれ出力される電圧指令値のｑ軸成分Ｖｑ、ｄ軸成分Ｖｄに基づいて、次回以降の無効回数を推定し、推定した結果信号をＰＩ制御部１１Ｃ、ＰＩ制御部１３Ｃ、１４Ｃ、ロータ速度推定演算部９Ｃ及び波形合成部１５Ｂに加えるようにしたものである。
【００５２】
次に、第６の実施形態の動作について、図７に示す第５の実施形態と構成を異にする部分について以下に説明する。次回電流無効回数推定部２１は、次回以降連続して電動機４の巻線電流が検出できない回数を推定し、推定した結果信号をＰＩ制御部１１Ｃ、ＰＩ制御部１３Ｃ、１４Ｃ、ロータ速度推定演算部９Ｃ及び波形合成部１５Ｂに加え、その回数に応じて速度制御ゲイン、電流制御ゲイン及び速度制御ゲインを、表２に示すように小さく変更することによって、電動機４の巻線電流が検出できない期間に制御がオーバーシュートし、次に電流が検出できたときに出力を大きく補正することを防止して電動機４の回転むらを抑える。無効回数を推定する方法としては、電圧指令値のｑ軸成分Ｖｑ、ｄ軸成分Ｖｄ及び直流電圧Ｖｄｃから、図２に示す内接円のベクトルに対する比率を計算し、このベクトル値と、現在のロータ角度と、電動機の速度とに基づいて図２の内側の６角形と交差する回数を計算する。
【００５３】
【表２】

かくして、第６の実施形態によれば、電動機の巻線電流を検出できない期間がある場合でも出力波形の歪みを小さく抑えて電動機を駆動することができ、かつ、電流検出部の小型、低コスト化が図られる。
【００５４】
なお、図８に示す第６の実施形態においては無効回数の推定値に応じて速度制御ゲイン、電流制御ゲイン及び速度制御ゲインを変更したが、単に無効から有効に変化した段階でこれらのゲイン通常時より小さく抑えるようにしても第６の実施形態に準じた効果が得られる。すなわち、電動機４の巻線電流が検出できない期間、前回の検出電流に基づいて制御を行った場合、次に巻線電流が検出できたとき、その検出値には電流の検出ができない期間の誤差が積算されているので、通常と同じゲインで制御した場合、操作量が大きくなって回転数が大きく変動する。例えば、図１に示す電流有効判定部１６で、電流無効信号とは別に無効から有効に変化したことを示す信号をＰＩ制御部１１Ａ、ＰＩ制御部１３Ａ、１４Ａ、ロータ速度推定演算部９Ａに加え、この信号によって各制御部のゲインを通常時より小さくすることにより回転数の変動を低く抑えることができる。
【００５５】
図９は本発明に係る電動機の運転制御装置の第７の実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図である。図中、第６の実施形態を示す図８と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態に係るモータ制御部１０７は図８中の次回電流無効回数推定部２１に代えて、電流有効判定機能に加えて検出電流の無効が連続する回数を計数してその結果をＰＩ制御部１１Ｃ、ＰＩ制御部１３Ｃ、１４Ｃ、ロータ速度推定演算部９Ｃ及び波形合成部１５Ｂに加える電流有効判定部２２を設けたものである。ＰＩ制御部１１Ｃ、ＰＩ制御部１３Ｃ、１４Ｃ、ロータ速度推定演算部９Ｃ及び波形合成部１５Ｂは無効が連続する回数に応じて速度制御ゲイン、電流制御ゲイン及び速度制御ゲインを、表３に示すように小さく変更することによって、回転数の変動を抑えることができる。
【００５６】
【表３】

かくして、第７の実施形態によれば、電動機の巻線電流を検出できない期間がある場合でも出力波形の歪みを小さく抑えて電動機を駆動することができ、かつ、電流検出部の小型、低コスト化が図られる。
【００５７】
ところで、電動機４の巻線電流の検出ができない期間に前回の検出電流に基づいて制御を行い、次の巻線電流の検出ができたときに、検出できない期間に応じて制御のゲインを変更する場合に、検出できない期間が長く、検出できない期間に比例させてゲインを下げると、制御の応答が悪くなり、速度変動が大きくなる場合がある。そこで検出できない期間に応じてゲインの変更比率を小さくすれば、制御の応答性を改善することができる。表４はこのことを考慮して検出できない回数に応じて等比数列でゲインを変更した例である。これによって、第７の実施形態よりも速度変動をさらに小さく抑えることができる。
【００５８】
【表４】

図１０は本発明に係る電動機の運転制御装置の第８の実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図である。図中、第７の実施形態を示す図９と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態に係るモータ制御部１０８は図９に示す電流有効判定部２２の代わりに、さらに、有効回数を計数する機能をも備えた電流有効判定部２３を設けたもので、無効回数と有効回数とに応じてＰＩ制御部１１Ｃ、ＰＩ制御部１３Ｃ、１４Ｃ、ロータ速度推定演算部９Ｃのゲイン変更量を変えるように構成したものである。
【００５９】
すなわち、電動機４の巻線電流を検出することができない期間に前回の検出電流に基づいて制御を行い、次の巻線電流の検出ができたときに、検出できない期間に応じて制御のゲインを変更した場合、その次に検出した電流に、電流が検出できない期間の誤差が残る場合がある。このとき、通常のゲインで制御を行うと操作量が大きくなり回転数が変動するので、電流の検出ができた回数に応じて制御のゲインを通常時に近づけることにより、回転数の変動を抑えることができる。電流の検出ができた回数に応じて戻すゲインを、電流の検出ができない回数により下げるゲインより大きくすることにより、電流の検出ができない期間とできる期間が繰り返されても電動機の回転数を目標値に合わせることができる。
【００６０】
かくして、第８の実施形態によれば、電動機の巻線電流を検出できない期間がある場合でも出力波形の歪みを小さく抑えて電動機を駆動することができ、かつ、電流検出部の小型、低コスト化が図られる。
【００６１】
なお、上述した各実施形態において、直流交流変換部３の負側の抵抗６を除去し、この代わりに、直流交流変換部３の負側と、平滑コンデンサ２の負側の接続点との間に単一の抵抗６を接続するように電流検出回路の構成を変更し、波形合成部１５Ａ又は１５Ｂからの駆動信号と抵抗６に流れる電流から電動機４の巻線電流を検出する方法おいても、抵抗６に流れる電流が巻線電流を表しているか否かの判定が可能であるため、上述したと同様な効果が得られる。
【００６２】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、電動機の巻線電流を検出できない期間がある場合でも出力波形の歪みを小さく抑えて電動機を駆動することができ、かつ、電流検出部の小型、低コスト化を図り得る電動機の運転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】本発明に係る電動機の運転制御装置の第１の実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図。
【図２】図１に示す第１の実施形態の動作を説明するために、直流交流変換部の出力電圧を空間ベクトルで表した図。
【図３】図１に示す第１の実施形態の動作を説明するために、直流交流変換部を構成するスイッチング素子のオン、オフ状態と、巻線電流検出値の有効、無効の判定の関係を示した波形図。
【図４】本発明に係る電動機の運転制御装置の第２の実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図。
【図５】本発明に係る電動機の運転制御装置の第３の実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図。
【図６】本発明に係る電動機の運転制御装置の第４の実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図。
【図７】本発明に係る電動機の運転制御装置の第５の実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図。
【図８】本発明に係る電動機の運転制御装置の第６の実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図。
【図９】本発明に係る電動機の運転制御装置の第７の実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図。
【図１０】本発明に係る電動機の運転制御装置の第８の実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図。
【図１１】従来の電動機の運転制御装置の構成を部分的にブロックで示した回路図。
【図１２】従来のもう一つの電動機の運転制御装置の構成を部分的にブロックで示した回路図。
【符号の説明】
１ 直流電源部
２ 平滑コンデンサ
３ 直流交流変換部
４ 電動機
６ 抵抗
７ 直流電圧検出部
９Ａ〜９Ｃ ロータ速度推定演算部
１１Ａ〜１１Ｃ，１３Ａ〜１３Ｃ，１４Ａ〜１４Ｃ ＰＩ制御部
１２ 演算部
１５Ａ，１５Ｂ 波形合成部
１６ 電流有効判定部
１７Ａ，１７Ｂ 電流推定部
１８ 電流選択部
１９ 平均回数演算部
２０ 次回電流無効推定部
２１ 次回電流無効回数推定部
２２，２３ 電流有効判定部
１０１〜１０６ モータ制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an operation control device for a motor that detects a winding current of the motor and controls the motor by PWM control.
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 is a circuit diagram partially showing in block form the configuration of this type of conventional motor operation control device. In the figure, a smoothing capacitor 2 is connected between the positive and negative output terminals of the DC power supply unit 1, and the smoothed DC is applied to the DC / AC conversion unit 3. The DC / AC converter 3 is composed of six switching elements connected in reverse parallel to a reflux diode and a three-phase bridge connection. A positive-side switching element (hereinafter also referred to as a positive-side arm) and a negative-side switching A three-phase alternating current is supplied to the motor 4 from an interconnection point with an element (hereinafter also referred to as a negative arm). A motor control unit 111 is provided to control the DC / AC conversion unit 3. The motor control unit 111 calculates the circuit equation of the motor from the current detection values of the current detection circuits 5 connected to the two power supply lines among the three power supply lines connected to the DC / AC conversion unit 3. Is used to estimate the rotor position and control the DC / AC converter 3 to generate an AC current waveform corresponding to the estimated rotor position.
[0003]
FIG. 12 is a circuit diagram partially showing in block form the configuration of another conventional motor operation control device of this type. In FIG. 12, the same elements as those in FIG. Description is omitted. The motor control unit 112 shown here generates the winding current of the electric motor 4 based on the voltages respectively generated in the resistors connected between the negative side of the DC power supply unit 1 and the negative side arm of the DC / AC conversion unit 3. The rotor position is detected from the winding current using the circuit equation of the motor, and the rotor position is detected using the DC voltage detected by the DC voltage detector 7 connected in parallel to the smoothing capacitor 2. It is the structure which controls the direct current alternating current conversion part 3 so that the alternating current waveform corresponding to may be generated.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the AC voltage is supplied to the electric motor 4, the voltage of the winding always fluctuates. Therefore, as shown in FIG. 11, in order to detect the current of the feeder line for the electric motor, an insulating type current detection circuit 5 using a hall sensor having a high cost and a large installation area is required. When included, there is a problem that the operation control device is expensive and large.
[0005]
On the other hand, the motor control unit 112 whose configuration is shown in FIG. 12 can keep the cost of the operation control device low. However, since it is necessary to increase the drive voltage of the DC / AC converter 3 at a high rotational speed of the electric motor 4, there is a case where the current cannot be detected if a very high voltage is output. As a driving method to compensate for this drawback, it is conceivable to correct the driving waveform so that the current can be detected when it is determined that the current cannot be detected from the driving waveform of the DC / AC converter 3. There was a problem that the distortion of the AC output waveform was increased, and the rotation unevenness, vibration, and noise of the motor increased.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object thereof is to drive the electric motor while suppressing distortion of the output waveform even when there is a period during which the winding current of the electric motor cannot be detected, and Another object of the present invention is to provide an operation control device for an electric motor capable of reducing the size and cost of the current detection unit.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1
A current converter that detects the winding current of the motor at a predetermined cycle based on a power converter that converts DC to AC and supplies it to the motor, and a voltage generated in a resistor connected to a current input path to the power converter. An operation control device for an electric motor comprising: a means and a waveform generation means for generating a drive waveform signal for driving the power converter based on a current detection value of the current detection means;
Based on the drive waveform signal generated by the waveform generation means, the current detection value detected by the current detection means is an effective value representing the winding current of the motor, or the current detection value is the winding current of the motor. Current valid judgment means for judging whether the value is an invalid value that does not represent
When the current detection value is determined to be invalid by the current validity determination means, the current winding value is estimated from the latest current detection value determined to be valid, and the drive waveform signal is substituted for the output of the current detection means. Current estimation means for generating
It is provided with.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the electric motor operation control apparatus according to the first aspect, the current estimation means estimates the current winding current by multiplying the most recent current detection value determined to be effective by a predetermined gain. It is characterized by doing.
[0009]
The invention according to claim 3
A current converter that detects the winding current of the motor at a predetermined cycle based on a power converter that converts DC to AC and supplies it to the motor, and a voltage generated in a resistor connected to a current input path to the power converter. An operation control device for an electric motor comprising: a means and a waveform generation means for generating a drive waveform signal for driving the power converter based on a current detection value of the current detection means;
Based on the drive waveform signal generated by the waveform generation means, the current detection value detected by the current detection means is an effective value representing the winding current of the motor, or the current detection value is the winding current of the motor. Current valid judgment means for judging whether the value is invalid or not
Means for generating a drive waveform signal based on a signal related to generation of the latest drive waveform signal determined to be valid when the current detection value is determined to be invalid by the current validity determination means;
It is provided with.
[0010]
The invention according to claim 4
A current converter that detects the winding current of the motor at a predetermined cycle based on a power converter that converts DC to AC and supplies it to the motor, and a voltage generated in a resistor connected to a current input path to the power converter. An operation control device for an electric motor comprising: a means and a waveform generation means for generating a drive waveform signal for driving the power converter based on a current detection value of the current detection means;
The current value detected by the current detection unit based on the drive waveform signal generated by the waveform generation unit or a signal related to the generation of the drive waveform signal is an effective value representing the winding current of the motor. Current valid determination means for determining whether the current detection value is an invalid value that does not represent the winding current of the motor;
The frequency of the number of times that the current detection value is determined to be invalid by the current validity determination means is obtained, and the control gain for bringing the signal related to generation of the drive waveform signal closer to the target value is changed to a lower value as the frequency increases. Means to
It is provided with.
[0011]
The invention according to claim 5
A current converter that detects the winding current of the motor at a predetermined cycle based on a power converter that converts DC to AC and supplies it to the motor, and a voltage generated in a resistor connected to a current input path to the power converter. An operation control device for an electric motor comprising: a means and a waveform generation means for generating a drive waveform signal for driving the power converter based on a current detection value of the current detection means;
Whether the next current detection value detected by the current detection means based on the drive waveform signal generated by the waveform generation means is a valid value representing the winding current of the motor or an invalid value not representing the winding current. Next time current invalidity estimation means for estimating
Next, when the current detection value is estimated to be invalid by the current invalidity estimation means, a means for changing the control gain for bringing the signal related to generation of the drive waveform signal next to the target value to a low value,
It is provided with.
[0012]
The invention according to claim 6
A current converter that detects the winding current of the motor at a predetermined cycle based on a power converter that converts DC to AC and supplies it to the motor, and a voltage generated in a resistor connected to a current input path to the power converter. An operation control device for an electric motor comprising: a means and a waveform generation means for generating a drive waveform signal for driving the power converter based on a current detection value of the current detection means;
Based on the drive waveform signal generated by the waveform generation means, the current detection value detected by the current detection means from the next time is a valid value that represents the winding current of the motor, or is invalid that does not represent the winding current of the motor. And next time current invalid count estimating means for estimating the number of times that does not continuously represent the winding current,
Means for changing the control gain for bringing the signal related to the generation of the drive waveform signal closer to the target value to a lower value as the number of consecutive times estimated to be invalid by the next invalid current frequency estimation means increases;
It is provided with.
[0013]
According to a seventh aspect of the present invention, in the motor operation control device according to any one of the first to third aspects, the current detection value is effective after the current detection value is determined to be invalid by the current validity determination means. When it is determined that the control gain is expressed, the control gain for changing the signal related to the generation of the drive waveform signal to the target value is changed to a value lower than a predetermined value.
[0014]
The invention according to claim 8 is the motor operation control device according to claim 7, further comprising means for counting the number of times the current detection value is continuously determined to be invalid by the current validity determination means, As the number of times increases, the control gain is changed to a lower value.
[0015]
According to a ninth aspect of the present invention, in the motor operation control apparatus according to the eighth aspect of the present invention, the current gain determining means reduces the rate of decreasing the control gain as the number of consecutive times determined to be invalid. And
[0016]
According to a tenth aspect of the present invention, in the motor operation control device according to the ninth aspect, the current control unit includes a unit that counts the number of times that the current detection value is continuously determined to be effective by the current effective determination unit. As the number of times increases, the ratio of increasing the control gain is increased.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram partially showing in block form the configuration of the first embodiment of the operation control apparatus for an electric motor according to the present invention. In the figure, a smoothing capacitor 2 is connected between the positive and negative output terminals of a DC power supply unit 1 as a power conversion unit, and the smoothed DC is applied to the DC / AC conversion unit 3. The DC / AC converter 3 is a three-phase bridge connection of six switching elements in which reflux diodes are connected in reverse parallel, and is connected to the motor 4 from the interconnection point between the positive side switching element and the negative side switching element. Current is supplied. In order to control the DC / AC conversion unit 3, resistors 6 are connected between the negative side of the DC power supply unit 1 and the negative side arm for the three phases of the DC / AC conversion unit 3. The DC voltage detection unit 7 is connected in parallel, and the motor control unit 101 configures the DC / AC conversion unit 3 based on the voltage generated in the resistor 6 and the DC voltage detected by the DC voltage detection unit 7. The switching element is configured to be turned on / off.
[0018]
Next, the configuration of the motor control unit 101 will be described. While the target rotational speed ωref is given from the outside of the motor control unit 101, the estimated rotational speed ωest is calculated based on the voltage generated in the resistor 6 and the voltage detected by the DC voltage detection unit 7, respectively. A PI controller 11A is provided that outputs a target value Iqref of the torque component current by proportionally integrating the difference between the target rotational speed ωref and the estimated rotational speed ωest. Connected to the output terminal of the PI control unit 11A is a calculation unit 12 that converts the target value Iqref of the torque component current into the target value Idref of the excitation component current. PI controller 13A that outputs q-axis component Vq of the voltage command value by proportionally and integrating the difference between target value Iqref of torque component current output from PI controller 11A and detected torque component current Iq PI controller 14A that outputs the d-axis component Vd of the voltage command value by proportionally and integrating the difference between the target value Idref of the excitation component current output from the calculator 12 and the detected torque component current Id. The q-axis component Vq and the d-axis component Vd of this voltage command value are added to the waveform synthesizer 15A.
[0019]
On the other hand, the winding currents flowing through the resistors 6 are converted into voltages and input to the current detector 8. The current detection unit 8 outputs the torque component current Iq ′ and the excitation component current Id ′ converted into coordinates on the rotor shaft using the estimated rotor position θest of the electric motor, and adds them to the current selection unit 18. Further, based on the drive waveform signal output from the waveform synthesizer 15A, the torque component current Iq ′ and the excitation component current Id ′ output from the current detector 8 represent the winding current of the motor 4 or an effective value. Or a current validity determination unit 16 that determines whether the winding current is an invalid value and adds the determination result to the current selection unit 18. Further, a current estimation unit 17A that stores the previous torque component current Iq and the excitation component current Id determined to be effective, outputs the estimated torque component current Iquest and the estimated excitation component current Idest, and adds the estimated torque component current Iquest to the current selection unit 18 is provided. Yes. The current selection unit 18 converts the torque component current Iq ′, the excitation component current Id ′, the estimated torque component current Iquest, and the estimated excitation component current Idest into the torque component current Iq and the excitation component according to the determination result of the current validity determination unit 16. It is configured to output as current Id.
[0020]
Further, the torque component current Iq, the excitation component current Id output from the current selection unit 18, the q-axis component Vq, the d-axis component Vd of the voltage command value, and the voltage signal detected by the DC voltage detection unit 7 are input. The rotor speed estimation calculating unit 9A that calculates the estimated rotational speed ωest and the integrating unit 10 that outputs the estimated rotor position θest by integrating the estimated rotational speed ωest are provided. The waveform synthesizer 15A generates the drive voltages Vu, Vv, Vw on the stator shaft of the electric motor 4 based on the q-axis component Vq, the d-axis component Vd of the voltage command value, the voltage signal of the DC voltage detector 7 and the estimated rotor position θest. A driving waveform signal for driving the switching element of the DC / AC converter 3 is generated in accordance with the driving voltage.
[0021]
The operation of the first embodiment configured as described above will be described below. The voltage supplied from the DC power supply unit 1 is smoothed by the smoothing capacitor 2 and supplied to the DC / AC conversion unit 3. The DC / AC conversion unit 3 is driven by the motor control unit 101, converts DC to three-phase AC, and supplies it to the electric motor 4. At this time, the voltage supplied to the DC / AC converter 3 is detected by the DC voltage detector 7, and the winding current of the motor 4 is detected by the current detector 8 via the resistor 6. The current detection unit 8 further converts the detected current for three phases into a torque component current Iq ′ and an excitation component current Id ′ represented by coordinates on the rotor axis in accordance with the estimated rotor position θest, and outputs the torque component current Iq ′. To do.
[0022]
At this time, in the motor control unit 101, the difference between the target rotational speed ωref and the estimated rotational speed ωest is proportionally and integratedly calculated by the PI control unit 11A, and the target value Iqref of the torque component current is output from the PI control unit 11A. The Further, the target value Iqref of the torque component current is input to the calculation unit 12, where it is converted into the target value Idref of the excitation component current. Further, the estimated rotational speed ωest is integrated by the integrating unit 10 and the estimated rotor position θest is output. The target value Iqref of the torque component current is compared with the detected torque component current Iq, and the deviation is proportionally and integratedly calculated by the PI control unit 13A and converted to the q-axis component Vq of the voltage command value. Further, the target value Idref of the excitation component current is compared with the detected excitation current component Id, and the deviation is proportionally and integratedly calculated by the PI control unit 14A and converted to the d-axis component Vd of the voltage command value.
[0023]
The waveform synthesizer 15A calculates drive voltages Vu, Vv, Vw on the stator shaft of the motor 4 based on the q-axis component Vq, the d-axis component Vd, the rotor estimated position θest, and the DC voltage Vdc of the voltage command value, A drive waveform signal for driving the switching element of the DC / AC converter 3 is generated in correspondence with the drive voltage. This drive waveform signal is also applied to the current validity determination unit 16. On the other hand, the current validity determination unit 16 determines whether or not the current detected by the current detection unit 8 represents the actual winding current of the motor 4 based on the previous drive signal, and the result is the current selection unit 18. To tell. The current estimation unit 17A sequentially stores the torque component current Iq and the excitation component current Id that have been used for the calculations of the PI control unit 13A and the PI control unit 14A, and outputs them as the estimated torque component current Iquest and the estimated excitation component current Idest. When it is determined that the current detected by the current detection unit 8 represents the winding current, the current selection unit 18 converts the torque component current Iq ′ and the excitation component current Id ′ converted by the current detection unit 8. Are selected as torque component current Iq and excitation component current Id, respectively, and when it is determined that the current detected by current detector 8 does not represent the winding current, estimated torque component current Iquest and estimated excitation component current Idest is applied as a torque component current Iq and an excitation component current Id to the rotor speed estimation calculation unit 9A, PI control unit 13A, PI control unit 14A, and current estimation unit 17A. The rotor speed estimation calculation unit 9A is based on the DC voltage Vdc detected by the DC voltage detection unit 7, the q-axis component Vq, the d-axis component Vd, the torque component current Iq, and the excitation component current Id of the voltage command value. The rotor position of the electric motor 4 is detected by the equation.
[0024]
Next, the principle that the current validity determination unit 16 determines whether the current detection value by the current detection unit 8 is valid or invalid will be described. In general, the sum of the currents of the three power supply lines that supply power to the three-phase motor is zero, so if the currents of two of these power supply lines are detected, You can know the current. Accordingly, if at least two winding currents cannot be detected, the circuit equation of the motor cannot be used, and therefore the rotor position cannot be detected.
[0025]
Further, in the method of estimating the winding current of the motor 4 from the current flowing through the resistor 6 connected to each negative arm of the DC / AC converter 3, the positive arm is off and the negative arm is on. Sometimes the winding current of the motor 4 flows through the resistor 6. That is, when the positive arm is off and the negative arm is on, the current detected by the resistor 6 represents the winding current.
[0026]
On the other hand, since a transient current flows through the resistor 6 immediately after the energization state of the DC / AC converter 3 is changed, the state of the DC / AC converter 3 is not maintained for a certain time t1 which is generally several μs. The winding current cannot be detected correctly. The current detection unit 8 constituting the present embodiment uses one AD converter in order to suppress mutual variation of the AD conversion units. This AD converter requires a unique time t2 of about 1 μs to sample data, and further requires a time t3 of several μs to convert the sampled data. Also, other data cannot be converted during conversion of one data. Therefore, in order to detect two winding currents, the state of the DC / AC converter 3 must be maintained for a period of T = t1 + 2 × t2 + t3 or more. That is, it can be determined from the drive signal output from the waveform synthesizer 15A whether or not the current detected by the resistor 6 represents the winding current. The current validity determination unit 16 determines whether or not the current detected by the current detection unit 8 is valid according to these principles.
[0027]
FIG. 2 is a diagram showing space vector conversion used when the waveform synthesis unit 15A generates a drive signal for the DC / AC conversion unit 3 based on the q-axis component Vq and the d-axis component Vd of the voltage command value. The outer hexagon represents the locus of the maximum vector that can be output by the DC / AC converter 3, and the circle inscribed in the hexagon represents the locus of the maximum vector when a sine wave is output. The hexagon indicated by a broken line inside the hexagon is the locus of the maximum vector that can secure the time required to detect the winding current for two phases from the outer hexagon and the on-time of the negative arm. Represents. As apparent from FIG. 2, the section B divided so as to pass through the intersection of the broken-line hexagon and the inscribed circle has an inscribed circle outside the broken-line hexagon. This indicates that the two-phase winding current cannot be detected when the maximum vector is output.
[0028]
In FIG. 3, when the switching elements constituting the positive side arm constituting the DC / AC converter 3 are U, V and W, respectively, and the switching elements constituting the negative side arm are X, Y and Z, respectively, these switching elements are switched. FIG. 6 is a waveform diagram for determining whether the detection value of the current detector 8 is valid or invalid according to the drive waveform signal during the period when the element is on / off controlled and the current Iu flows through the U-phase winding. In this case, a symmetrical drive signal is generated around a reference time having a predetermined cycle (left and right in the drawing). The current validity determination unit 16 determines that the width of the drive waveform signal is invalid in a section where the width of the drive waveform signal exceeds the broken hexagon in FIG. 2, and conversely, the width of the drive waveform signal exceeds the broken hexagon in FIG. It is determined to be effective in a section that does not exist.
[0029]
If it is determined by the above determination that the current is valid, the torque component current Iq ′ and the excitation component current Id ′ converted based on the current detected by the current detector 8 are used as the torque component current Iq and the excitation component current Id. When the current selection unit 18 selects and outputs the result, and it is determined to be invalid, the estimated torque component current Iquest and the estimated excitation component current Idest stored in the current estimation unit 17A are used as the torque component current Iq and the excitation component current Id. 18 is selected and output.
[0030]
Generally, when the shaft of the motor 4 is directly connected to the drive unit, such as a compressor of an air conditioner, the load torque can be estimated from the previous load torque and the new rotor shaft angle, so the detected current is invalid. If it can be reliably detected, even if it is driven by the estimated current from the current estimation unit 17A of the electric motor 4, it is possible to perform control with little error.
[0031]
Thus, according to the first embodiment, even when there is a period during which the winding current of the electric motor cannot be detected, the electric motor can be driven with a small distortion of the output waveform, and the current detection unit can be reduced in size and cost. Is achieved.
[0032]
In the first embodiment shown in FIG. 1, when the load of the motor 4 changes depending on the shaft angle, the rotor shaft angle information is input to the current estimation unit 17A, and the previous torque component current Iq and excitation component current Id are input. Is corrected by the rotor angle, current estimation with less error can be performed.
[0033]
FIG. 4 is a circuit diagram partially showing in block form the configuration of the second embodiment of the operation control apparatus for an electric motor according to the present invention. In the figure, the same elements as those in FIG. 1 showing the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The motor control unit 102 according to this embodiment receives the torque component current Iq and the excitation component current Id, and the target values Iqref and Idref, instead of the current estimation unit 17A, and inputs a new torque component current Iq and excitation component current. The configuration is different from that of the first embodiment in that a current estimation unit 17B for estimating Id is provided, and the configuration other than this is the same as in FIG.
[0034]
Hereinafter, the operation will be described with a focus on the parts different from the first embodiment in configuration. The PI control unit 13A and the PI control unit 14A control the torque component current Iq and the excitation component current Id detected by the current detection unit 8 so as to approach the target values Iqref and Idref. If the control is not diverging in the steady state, it can be estimated that the next detected current approaches the target current by the gain of the PI control unit 13A and the PI control unit 14A. When the winding current of the motor 4 cannot be detected according to this principle, the current estimation unit 17B calculates a new estimated torque component current Iqest from the previously detected torque component current Iq and excitation component current Id and the previous target values Iqref and Idref. The estimated excitation component current Idest is output. Thereby, controllability close to that when the current can be detected correctly can be secured. At this time, the divergence of control can be suppressed by setting the current estimation gain to be equal to or less than the current gain based on the original proportional and integral control (PI control).
[0035]
Thus, according to the second embodiment, even when there is a period during which the winding current of the motor cannot be detected, it is possible to drive the motor while suppressing distortion of the output waveform, and to reduce the size and cost of the current detection unit. Is achieved.
[0036]
FIG. 5 is a circuit diagram partially showing a configuration of a third embodiment of the operation control apparatus for an electric motor according to the present invention. In the figure, the same elements as those in FIG. 1 showing the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The motor control unit 103 according to this embodiment removes the current estimation unit 17A and the current selection unit 18 in FIG. 1, and uses the determination result signal of the current validity determination unit 16 as the rotor speed estimation calculation unit 9B, the PI control unit 11B, The configuration different from that shown in FIG. 1 is that the configuration is added to 13B and 14B and the waveform synthesis section 15B. Note that the rotor speed estimation calculation unit 9B and the PI control units 11B, 13B, and 14B have the current validity determination unit 16 in addition to the functions of the rotor speed estimation calculation unit 9A and the PI control units 11A, 13A, and 14A shown in FIG. When the output signal is invalid, the previous output state is retained. The waveform synthesizer 15B has a function of generating a new drive signal based on the signal held at the previous value.
[0037]
The operation of the third embodiment configured as described above will be described with a focus on portions that differ from the first embodiment in particular. If the load torque of the electric motor 4 is constant with respect to the shaft angle of the rotor, the next drive signal uses the q-axis component Vq and the d-axis component Vd of the previous voltage command value, and the PWM cycle of the DC / AC conversion unit 3 And advance by an angle calculated from the rotor speed of the motor. At this time, the output of the rotor speed estimation calculation unit 9B and the PI control units 11B, 13B, and 14B is made the same as the previous one, and the internal control is not performed so that the wrong current (from the detected current that does not represent the winding current) It is possible to prevent abnormal control data based on the calculated current) from remaining inside, and to perform control with good follow-up even when the winding current can be detected next time.
[0038]
When the shaft of the electric motor 4 is directly connected to the drive unit, such as a compressor of an air conditioner, the load torque can be estimated from the previous load torque and the new rotor shaft angle. If detected, the q-axis component Vq and the d-axis component Vd of the voltage command value can be corrected with the shaft angle of the rotor, and control with little error can be performed.
[0039]
Thus, according to the third embodiment, even when there is a period in which the winding current of the motor cannot be detected, the motor can be driven with a small distortion of the output waveform, and the current detector is small and low cost. Is achieved.
[0040]
In the third embodiment shown in FIG. 5, even if the input of the signal of the current validity determination unit 16 to the waveform synthesis unit 15B is omitted, the estimated rotor angle in the input signal of the waveform synthesis unit 15B. By holding an input value other than θest, a similar drive waveform can be generated, and the same effect as described above can be obtained.
[0041]
FIG. 6 is a circuit diagram partially showing in block form the configuration of the fourth embodiment of the operation control apparatus for an electric motor according to the present invention. In the figure, the same reference numerals are given to the same elements as those in FIG. 4 showing the second embodiment, and the description thereof is omitted. In addition to the current invalid signal of the current validity determination unit 16, the motor control unit 104 according to the present embodiment generates a signal indicating that the rotor has changed from invalid to valid, in addition to the current invalid signal of the current validity determination unit 16. 9C and PI control units 11C, 13C, and 14C, in addition to this, the rotor speed estimation calculation unit 9C and PI control units 11C, 13C, and 14C are configured differently from those in FIG. ing.
[0042]
The operation of the fourth embodiment configured as described above will be described below, in particular, with respect to a portion having a configuration different from that of FIG. The average number calculation unit 19 calculates the average number of times that the number of times the output signal of the current validity determination unit 16 changes from invalid to valid during this period is, for example, 8 as the number of current detections in a predetermined period The calculated average number signal is added to the rotor speed estimation calculation unit 9C and the PI control units 11C, 13C, and 14C, respectively. In response to this, the PI control unit 11C changes the speed control gain, the PI control units 13C and 14C change the current control gain, and the rotor speed estimation calculation unit 9C changes the speed estimation gain. In this case, by changing the current so as to be the same as the average gain close to when the current can be detected normally, the control responsiveness deteriorates, but the control stability can be ensured. Table 1 shows an example of the gain that is changed corresponding to the average number of times. As shown in Table 1, the oscillation of the control can be suppressed by reducing the ratio of the gain having a high gain when the current can be detected among the three types of gains. (In the example shown in Table 1, the current control gain during normal operation is high) Among the gains, when the current can be detected, the same effect can be obtained without change.
[0043]
[Table 1]

In the above embodiment, the average number of times that the output signal of the current validity determination unit 16 changes from invalid to effective is calculated. However, the average number of times is not limited, and the frequency of the number of times the effective signal changes from invalid to valid is obtained. Then, the same control as described above is possible.
[0044]
Thus, according to the fourth embodiment, even when there is a period during which the winding current of the motor cannot be detected, it is possible to drive the motor while suppressing the distortion of the output waveform, and to reduce the size and cost of the current detection unit. Is achieved.
[0045]
In the embodiment shown in FIG. 6, the speed control gain, the current control gain, and the speed estimation gain are changed according to the number of times that the output signal of the current validity determination unit 16 changes from invalid to valid. It can be applied to the third embodiment shown in FIG. That is, in the third embodiment shown in FIG. 5, when the output signal of the current validity determination unit 16 is invalid, the previous output state is retained. Instead, the output signal of the current validity determination unit 16 is invalid. The PI control unit 11C may change the speed control gain, the PI control units 13C and 14C may change the current control gain, and the rotor speed estimation calculation unit 9C may change the speed estimation gain. The substantially same effect as described in the third embodiment can be obtained.
[0046]
FIG. 7 is a circuit diagram partially showing in block form the configuration of the fifth embodiment of the operation control apparatus for an electric motor according to the present invention. In the figure, the same elements as those in FIG. 5 showing the third embodiment or FIG. 6 showing the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The motor control unit 105 according to this embodiment removes the current validity determination unit 16 in FIG. 5, and instead inputs the drive signal from the waveform synthesis unit 15B, estimates the next drive signal, and estimates this The next-current invalidity estimation unit 20 that estimates whether or not the detected current based on the drive signal represents the winding current of the motor 4 is provided. When it is estimated that the current is invalid, the PI control unit 11C determines the speed control gain and the PI The control units 13C and 14C change the current control gain, and the rotor speed estimation calculation unit 9C changes the speed estimation gain.
[0047]
Next, the operation of the fifth embodiment will be described in particular with respect to the parts that differ in configuration from FIG. 5 or FIG. The drive signal of the next PWM cycle can be predicted from the drive signal of the previous PWM cycle and the drive signal of the current PWM cycle output from the waveform synthesis unit 15B. Next time, the current invalidity estimation unit 20 can estimate whether the detection signal of the current detection unit 8 is valid or invalid from the predicted drive signal. When it is estimated to be invalid, the PI control unit 11C reduces the speed control gain, the PI control units 13C and 14C reduce the current control gain, and the rotor speed estimation calculation unit 9C makes the speed estimation gain smaller than normal. As a result, the control overshoots while the winding current of the motor 4 cannot be detected, and it is possible to prevent the output from being largely corrected when the current is detected next, thereby suppressing the rotation unevenness of the motor 4. Can do.
[0048]
As an example of estimating the next drive signal, if the previous U-phase drive time is tu0, the current U-phase drive time is tu1, and the next U-phase drive time is tu2, then tu2 = tu1 + (tu1-tu0) There is a way to estimate. If such estimation is performed, if the PWM cycle is sufficiently smaller than the rotation cycle of the electric motor 4, it can be estimated with high accuracy.
[0049]
Thus, according to the fifth embodiment, even when there is a period during which the winding current of the electric motor cannot be detected, the electric motor can be driven with a small distortion of the output waveform, and the current detection unit can be reduced in size and cost. Is achieved.
[0050]
In the fifth embodiment shown in FIG. 7, the next-current invalidity estimation unit 20 estimates the next-current invalidity using the drive signal that is the output of the waveform synthesis unit 15B. Even if the next-current invalidity is estimated and estimated using the DC voltage Vdc, the q-axis component Vq of the voltage command value, the d-axis component Vd, and the estimated rotor angle θest, which are the inputs of the waveform synthesis unit 15B, the same as described above Effects can be obtained.
[0051]
FIG. 8 is a circuit diagram partially showing in block form the configuration of the sixth embodiment of the operation control apparatus for an electric motor according to the present invention. In the figure, the same reference numerals are given to the same elements as those in FIG. 7 showing the fifth embodiment, and the description thereof is omitted. The motor control unit 106 according to this embodiment replaces the next-current invalid estimation unit 20 in FIG. 7 with the DC voltage Vdc detected by the DC voltage detection unit 7 and the estimated rotational speed output from the rotor speed estimation calculation unit 9C. Based on ωest, the estimated rotor position θest output from the integration unit 10, the q-axis component Vq and the d-axis component Vd of the voltage command values output from the PI control units 13C and 14C, respectively, the number of invalids after the next time is estimated. The estimated result signal is added to the PI control unit 11C, the PI control units 13C and 14C, the rotor speed estimation calculation unit 9C, and the waveform synthesis unit 15B.
[0052]
Next, the operation of the sixth embodiment will be described below with respect to parts that differ in configuration from the fifth embodiment shown in FIG. The next time current invalid count estimation unit 21 estimates the number of times the winding current of the motor 4 cannot be detected continuously after the next time, and the estimated result signals are PI control unit 11C, PI control units 13C and 14C, rotor speed estimation calculation unit. In addition to 9C and the waveform synthesizer 15B, the speed control gain, current control gain, and speed control gain are changed as shown in Table 2 according to the number of times, so that the winding current of the motor 4 cannot be detected. When the control overshoots and the current can be detected next time, the output is prevented from being largely corrected, and the rotation unevenness of the electric motor 4 is suppressed. As a method of estimating the invalidity count, a ratio of the inscribed circle vector shown in FIG. 2 to the vector of the inscribed circle shown in FIG. Based on the rotor angle and the speed of the motor, the number of crossings with the inner hexagon in FIG. 2 is calculated.
[0053]
[Table 2]

Thus, according to the sixth embodiment, even when there is a period during which the winding current of the motor cannot be detected, it is possible to drive the motor while suppressing the distortion of the output waveform, and to reduce the size and cost of the current detection unit. Is achieved.
[0054]
In the sixth embodiment shown in FIG. 8, the speed control gain, the current control gain, and the speed control gain are changed in accordance with the estimated number of invalid times. Even if it is made smaller than the time, the effect according to the sixth embodiment can be obtained. That is, when the control is performed based on the previous detected current during a period in which the winding current of the motor 4 cannot be detected, the next time the winding current can be detected, the detected value has an error in the period in which the current cannot be detected Therefore, when control is performed with the same gain as usual, the operation amount increases and the rotational speed fluctuates greatly. For example, the current validity determination unit 16 shown in FIG. 1 adds a signal indicating that the current has changed from invalid to valid separately from the current invalid signal to the PI control unit 11A, the PI control units 13A and 14A, and the rotor speed estimation calculation unit 9A. Thus, by making the gain of each control unit smaller than that in the normal state by this signal, fluctuations in the rotational speed can be suppressed low.
[0055]
FIG. 9 is a circuit diagram partially showing in block form the configuration of the seventh embodiment of the operation control apparatus for an electric motor according to the present invention. In the figure, the same elements as those in FIG. 8 showing the sixth embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The motor control unit 107 according to this embodiment counts the number of times the detected current is invalid in addition to the current validity determination function in place of the next current invalid number estimation unit 21 in FIG. 11C, PI control units 13C and 14C, a rotor speed estimation calculation unit 9C, and a current validity determination unit 22 to be added to the waveform synthesis unit 15B are provided. As shown in Table 3, the PI control unit 11C, the PI control units 13C and 14C, the rotor speed estimation calculation unit 9C, and the waveform synthesis unit 15B show the speed control gain, the current control gain, and the speed control gain according to the number of times invalidity continues. By changing it to a small value, fluctuations in the rotational speed can be suppressed.
[0056]
[Table 3]

Thus, according to the seventh embodiment, even when there is a period during which the winding current of the electric motor cannot be detected, the electric motor can be driven with a small distortion of the output waveform, and the current detection unit can be reduced in size and cost. Is achieved.
[0057]
By the way, control is performed based on the previous detected current during a period in which the winding current of the electric motor 4 cannot be detected, and when the next winding current can be detected, the control gain is changed according to the period in which it cannot be detected. In this case, if the period in which detection is not possible is long and the gain is decreased in proportion to the period in which detection is not possible, the control response may deteriorate and the speed fluctuation may increase. Therefore, if the gain change ratio is reduced in accordance with the period during which it cannot be detected, the control responsiveness can be improved. Table 4 shows an example in which the gain is changed in a geometric sequence in accordance with the number of times that cannot be detected in consideration of this. As a result, the speed fluctuation can be further reduced as compared with the seventh embodiment.
[0058]
[Table 4]

FIG. 10 is a circuit diagram partially showing in block form the configuration of the eighth embodiment of the operation control apparatus for an electric motor according to the present invention. In the figure, the same elements as those in FIG. 9 showing the seventh embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The motor control unit 108 according to this embodiment is provided with a current validity determination unit 23 having a function of counting the number of valid times instead of the current validity judgment unit 22 shown in FIG. The gain change amount of the PI control unit 11C, the PI control units 13C and 14C, and the rotor speed estimation calculation unit 9C is changed according to the number of times.
[0059]
That is, control is performed based on the previous detected current during a period in which the winding current of the electric motor 4 cannot be detected, and when the next winding current can be detected, the control gain is increased according to the period in which it cannot be detected. If changed, an error in a period during which no current can be detected may remain in the next detected current. At this time, if the control is performed with the normal gain, the operation amount becomes large and the rotational speed fluctuates. Therefore, the fluctuation of the rotational speed is suppressed by bringing the control gain close to the normal time according to the number of times the current can be detected. Can do. By setting the gain to be returned according to the number of times that current can be detected to be larger than the gain that is reduced by the number of times that current cannot be detected, the motor speed can be set to the target value even if the current cannot be detected and repeated Can be adapted to
[0060]
Thus, according to the eighth embodiment, even when there is a period during which the winding current of the electric motor cannot be detected, the electric motor can be driven while suppressing distortion of the output waveform, and the current detecting unit can be reduced in size and cost. Is achieved.
[0061]
In each of the embodiments described above, the negative-side resistor 6 of the DC-AC converter 3 is removed, and instead, between the negative side of the DC-AC converter 3 and the negative connection point of the smoothing capacitor 2. In the method of detecting the winding current of the motor 4 from the drive signal from the waveform synthesizer 15A or 15B and the current flowing through the resistor 6 by changing the configuration of the current detection circuit so that the single resistor 6 is connected to the Since it can be determined whether or not the current flowing through the resistor 6 represents the winding current, the same effect as described above can be obtained.
[0062]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, even when there is a period during which the winding current of the motor cannot be detected, the motor can be driven with a small distortion of the output waveform, and the current detector An operation control device for an electric motor that can be reduced in size and cost can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram partially showing a configuration of a first embodiment of an operation control apparatus for an electric motor according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram representing an output voltage of a DC / AC converter in a space vector in order to explain the operation of the first embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the ON / OFF state of a switching element constituting a DC / AC converter and the validity / invalidity determination of a winding current detection value in order to explain the operation of the first embodiment shown in FIG. 1; The wave form diagram which showed.
FIG. 4 is a circuit diagram partially showing a configuration of a second embodiment of the operation control apparatus for an electric motor according to the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram partially showing a configuration of a third embodiment of an operation control apparatus for an electric motor according to the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram partially showing a configuration of a fourth embodiment of the operation control apparatus for an electric motor according to the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram partially showing a configuration of a fifth embodiment of an operation control apparatus for an electric motor according to the present invention.
FIG. 8 is a circuit diagram partially showing a configuration of a sixth embodiment of an operation control apparatus for an electric motor according to the present invention.
FIG. 9 is a circuit diagram partially showing a configuration of a seventh embodiment of an operation control apparatus for an electric motor according to the present invention.
FIG. 10 is a circuit diagram partially showing in block form the configuration of an eighth embodiment of the operation control apparatus for an electric motor according to the present invention.
FIG. 11 is a circuit diagram partially showing in block form the configuration of a conventional motor operation control device.
FIG. 12 is a circuit diagram partially showing in block form the configuration of another conventional motor operation control apparatus.
[Explanation of symbols]
1 DC power supply
2 Smoothing capacitor
3 DC-AC converter
4 Electric motor
6 Resistance
7 DC voltage detector
9A-9C Rotor speed estimation calculation unit
11A-11C, 13A-13C, 14A-14C PI controller
12 Calculation unit
15A, 15B Waveform synthesis unit
16 Current validity judgment part
17A, 17B Current estimation unit
18 Current selector
19 Average number calculation section
20 Current invalidity estimation part
21 Next current invalid count estimation part
22, 23 Current validity judgment part
101-106 Motor controller

Claims (10)

直流を交流に変換して電動機に供給する電力変換部と、前記電力変換部に対する電流入力経路に接続された抵抗に発生する電圧に基づいて、所定の周期で前記電動機の巻線電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の電流検出値に基づいて前記電力変換部を駆動するための駆動波形信号を生成する波形生成手段とを備えた電動機の運転制御装置において、
前記波形生成手段によって生成された駆動波形信号に基づいて、前記電流検出手段によって検出された今回の電流検出値が電動機の巻線電流を表している有効な値か、電流検出値が電動機の巻線電流を表していない無効な値かを判定する電流有効判定手段と、
前記電流有効判定手段により、今回の電流検出値が無効と判定されたとき、有効と判定された直近の電流検出値から今回の巻線電流を推定して前記電流検出手段の出力に代えて駆動波形信号の生成に供する電流推定手段と、
を備えたことを特徴とする電動機の運転制御装置。A winding current of the motor is detected at a predetermined cycle based on a power conversion unit that converts direct current into alternating current and supplies the motor to a motor, and a voltage generated in a resistor connected to a current input path to the power conversion unit. In an operation control apparatus for an electric motor, comprising: current detection means; and waveform generation means for generating a drive waveform signal for driving the power converter based on a current detection value of the current detection means.
Based on the drive waveform signal generated by the waveform generation means, the current detection value detected by the current detection means is an effective value representing the winding current of the motor, or the current detection value is the winding of the motor. Current valid judgment means for judging whether the value is an invalid value not representing the line current;
When the current detection value is determined to be invalid by the current validity determination unit, the current winding current is estimated from the latest current detection value determined to be valid, and the current detection value is driven instead of the output of the current detection unit. Current estimation means for generating waveform signals;
An operation control device for an electric motor comprising: 前記電流推定手段は、有効と判定された直近の電流検出値に所定のゲインを乗じて今回の巻線電流を推定することを特徴とする請求項１に記載の電動機の運転制御装置。2. The motor operation control device according to claim 1, wherein the current estimation unit estimates a current winding current by multiplying a most recent current detection value determined to be valid by a predetermined gain. 直流を交流に変換して電動機に供給する電力変換部と、前記電力変換部に対する電流入力経路に接続された抵抗に発生する電圧に基づいて、所定の周期で前記電動機の巻線電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の電流検出値に基づいて前記電力変換部を駆動するための駆動波形信号を生成する波形生成手段とを備えた電動機の運転制御装置において、
前記波形生成手段によって生成された駆動波形信号に基づいて、前記電流検出手段によって検出された今回の電流検出値が電動機の巻線電流を表している有効な値か、電流検出値が電動機の巻線電流を表していない無効な値かを判定する電流有効判定手段と、
前記電流有効判定手段により、今回の電流検出値が無効と判定されたとき、有効と判定された直近の駆動波形信号の生成に関連する信号に基づいて駆動波形信号を生成する手段と、
を備えたことを特徴とする電動機の運転制御装置。A winding current of the motor is detected at a predetermined cycle based on a power conversion unit that converts direct current into alternating current and supplies the motor to a motor, and a voltage generated in a resistor connected to a current input path to the power conversion unit. In an operation control apparatus for an electric motor, comprising: current detection means; and waveform generation means for generating a drive waveform signal for driving the power converter based on a current detection value of the current detection means.
Based on the drive waveform signal generated by the waveform generation means, the current detection value detected by the current detection means is an effective value representing the winding current of the motor, or the current detection value is the winding of the motor. Current valid judgment means for judging whether the value is an invalid value not representing the line current;
Means for generating a drive waveform signal based on a signal related to generation of the latest drive waveform signal determined to be valid when the current validity determination means determines that the current detection value of this time is invalid;
An operation control device for an electric motor comprising: 直流を交流に変換して電動機に供給する電力変換部と、前記電力変換部に対する電流入力経路に接続された抵抗に発生する電圧に基づいて、所定の周期で前記電動機の巻線電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の電流検出値に基づいて前記電力変換部を駆動するための駆動波形信号を生成する波形生成手段とを備えた電動機の運転制御装置において、
前記波形生成手段によって生成された駆動波形信号又はこの駆動波形信号の生成に関連する信号に基づいて、前記電流検出手段によって検出された今回の電流検出値が電動機の巻線電流を表している有効な値か、電流検出値が電動機の巻線電流を表していない無効な値かを判定する電流有効判定手段と、
前記電流有効判定手段により電流検出値が無効と判定された回数の頻度を求め、この頻度が高い場合ほど、駆動波形信号の生成に関連する信号を目標値に近づけるための制御ゲインを低い値に変更する手段と、
を備えたことを特徴とする電動機の運転制御装置。A winding current of the motor is detected at a predetermined cycle based on a power conversion unit that converts direct current into alternating current and supplies the motor to a motor, and a voltage generated in a resistor connected to a current input path to the power conversion unit. In an operation control apparatus for an electric motor, comprising: current detection means; and waveform generation means for generating a drive waveform signal for driving the power converter based on a current detection value of the current detection means.
The current detection value detected by the current detection unit based on the drive waveform signal generated by the waveform generation unit or a signal related to the generation of the drive waveform signal represents an effective winding current of the motor. Current valid determination means for determining whether the current detection value is an invalid value that does not represent the winding current of the motor;
The frequency of the number of times that the current detection value is determined to be invalid by the current validity determination unit is obtained, and the higher the frequency, the lower the control gain for bringing the signal related to the generation of the drive waveform signal closer to the target value. Means to change,
An operation control device for an electric motor comprising: 直流を交流に変換して電動機に供給する電力変換部と、前記電力変換部に対する電流入力経路に接続された抵抗に発生する電圧に基づいて、所定の周期で前記電動機の巻線電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の電流検出値に基づいて前記電力変換部を駆動するための駆動波形信号を生成する波形生成手段とを備えた電動機の運転制御装置において、
前記波形生成手段によって生成された駆動波形信号に基づいて、前記電流検出手段によって検出される次回の電流検出値が電動機の巻線電流を表す有効な値か、巻線電流を表していない無効な値かを推定する次回電流無効推定手段と、
前記次回電流無効推定手段により、電流検出値が無効と推定されたとき、次回に駆動波形信号の生成に関連する信号を目標値に近づけるための制御ゲインを低い値に変更する手段と、
を備えたことを特徴とする電動機の運転制御装置。A winding current of the motor is detected at a predetermined cycle based on a power conversion unit that converts direct current into alternating current and supplies the motor to a motor, and a voltage generated in a resistor connected to a current input path to the power conversion unit. In an operation control apparatus for an electric motor, comprising: current detection means; and waveform generation means for generating a drive waveform signal for driving the power converter based on a current detection value of the current detection means.
Based on the drive waveform signal generated by the waveform generation means, the next current detection value detected by the current detection means is a valid value representing the winding current of the motor, or an invalid value not representing the winding current. Next time current invalid estimation means for estimating the value,
Means for changing a control gain for bringing a signal related to generation of a drive waveform signal next to a target value to a low value when a current detection value is estimated to be invalid by the next current invalidity estimation means;
An operation control device for an electric motor comprising: 直流を交流に変換して電動機に供給する電力変換部と、前記電力変換部に対する電流入力経路に接続された抵抗に発生する電圧に基づいて、所定の周期で前記電動機の巻線電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の電流検出値に基づいて前記電力変換部を駆動するための駆動波形信号を生成する波形生成手段とを備えた電動機の運転制御装置において、
前記波形生成手段によって生成された駆動波形信号に基づいて、前記電流検出手段によって検出される次回以降の電流検出値が電動機の巻線電流を表す有効な値か、電動機の巻線電流を表さない無効な値かを推定すると共に、連続して巻線電流を表わさない回数を推定する次回電流無効回数推定手段と、
前記次回電流無効回数推定手段により無効と推定された連続回数が多い場合ほど、駆動波形信号の生成に関連する信号を目標値に近づけるための制御ゲインを低い値に変更する手段と、
を備えたことを特徴とする電動機の運転制御装置。A winding current of the motor is detected at a predetermined cycle based on a power conversion unit that converts direct current into alternating current and supplies the motor to a motor, and a voltage generated in a resistor connected to a current input path to the power conversion unit. In an operation control apparatus for an electric motor, comprising: current detection means; and waveform generation means for generating a drive waveform signal for driving the power converter based on a current detection value of the current detection means.
Based on the drive waveform signal generated by the waveform generation means, the current detection value detected by the current detection means is a valid value representing the winding current of the motor, or represents the winding current of the motor. A current invalid count estimation means for estimating the number of times that the winding current is not continuously expressed, and
Means for changing the control gain for bringing the signal related to the generation of the drive waveform signal closer to the target value to a lower value as the number of consecutive times estimated to be invalid by the next current invalid number estimation means increases,
An operation control device for an electric motor comprising: 前記電流有効判定手段により、電流検出値が無効と判定された後、電流検出値が有効を表していると判定されたとき、駆動波形信号の生成に関連する信号を目標値に近づけるための制御ゲインを所定値より低い値に変更する手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電動機の運転制御装置。Control for causing the signal related to generation of the drive waveform signal to approach the target value when the current detection value is determined to be invalid after the current detection value is determined to be invalid by the current validity determination unit. The motor operation control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising means for changing the gain to a value lower than a predetermined value. 前記電流有効判定手段により、電流検出値が連続して無効と判定された回数を計数する手段を備え、無効の連続回数が多い場合ほど前記制御ゲインを低い値に変更することを特徴とする請求項７に記載の電動機の運転制御装置。A means for counting the number of times that the current detection value is continuously determined to be invalid by the current validity judgment means, wherein the control gain is changed to a lower value as the number of invalid consecutive times increases. Item 8. A motor operation control device according to Item 7. 前記電流有効判定手段により、無効と判定された連続回数が多い場合ほど制御ゲインを低下させる割合を小さくすることを特徴とする請求項８に記載の電動機の運転制御装置。The motor operation control device according to claim 8, wherein the current gain determination unit reduces the rate of decreasing the control gain as the number of consecutive times determined to be invalid increases. 前記電流有効判定手段により、電流検出値が連続して有効と判定された回数を計数する手段を備え、有効の連続回数が多い場合ほど制御ゲインを増加させる割合を大きくすることを特徴とする請求項９に記載の電動機の運転制御装置。A means for counting the number of times that the current detection value is continuously determined to be effective by the current validity determination means is provided, and the rate at which the control gain is increased is increased as the number of effective continuous times increases. Item 10. An operation control device for an electric motor according to Item 9.

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