JP2006074910A - 交流電動機駆動システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直流電圧部と、少なくとも2つのスイッチング素子の直列接続回路の両端が前記直流電圧部に並列接続されてなるn個のアーム部と、を備えたn相インバータ40と、n相界磁付き電動機30と、からなる交流電動機駆動システムに関する。インバータ40の上アームまたは下アームの少なくとも一方のアームにおいて1相のスイッチング素子S3Nにのみ通流し、他方のアームについては前記1相と異なる相のスイッチング素子S1P,S1Pに通流した状態で、直流電圧部とスイッチング素子群との間を流れる直流電流を電流検出器42により検出し、その検出値に基づいて電動機30の回転子位置を推定する。
【選択図】図1
Description
すなわち、図13に示すように、インバータ10Aの直流電圧部とスイッチング素子群との間を流れる直流入力電流idcを電流検出器12により検出し、その検出値から相電流情報を得ることにより、原理的には従前の相電流検出方式と同様に電動機20を駆動することができる。
このような構成は、例えば後述の特許文献1にかかる「変換器用の電流検出方法」に記載されている。
この種の位置センサレス駆動方式では、通常は制御用CPUによって電動機の相電流及び端子電圧の情報から磁極位置を推定演算し、その推定値を基に制御を行っている。
この構成によれば、正味の直流入力電流は検出できないものの、下アームのスイッチング素子Qx,Qy,Qzによる環流電流をidc’として検出することができる。図14に類似した構成は、例えば特許文献2にかかる「インバータ装置」に開示されている。
界磁付き電動機が空転している場合、電動機の端子には誘起電圧が発生している。この状態からインバータを起動するためには、起動時に誘起電圧の位相及び周波数に相応した電圧をインバータから発生する必要がある。フリーラン状態の電動機に対してその誘起電圧に相応しない電圧を印加して起動しようとすると、電動機は制御不能の状態となって所望の動作を開始できないだけでなく、不測の過電流が流れることによって電動機や負荷装置に悪影響を及ぼすおそれもある。
この従来技術は、交流回転機の空転時に、電力変換器により回転機の巻線を短絡させ、その際に流れる巻線電流(相電流)を電流検出器により検出して回転子の位置を推定することを要旨としている。
そこで本発明の解決課題は、インバータによる界磁付き電動機の駆動システムにおいて、相電流を検出せずに直流電流のみを検出してフリーラン起動を可能にし、電流検出器を簡略化してコストの低減を図った交流電動機駆動システムを提供することにある。
前記各アーム部におけるスイッチング素子同士の接続点に端子が接続されたn相界磁付き電動機と、からなる交流電動機駆動システムにおいて、
前記接続点よりも前記直流電圧部の正極側にあるスイッチング素子群を上アーム、負極側にあるスイッチング素子群を下アームとした場合に、上アーム及び下アームの少なくとも一方において1相のスイッチング素子にのみ通流した状態で、前記直流電圧部とスイッチング素子群との間を流れる直流電流を検出し、その検出値に基づいて前記電動機の回転子または可動子の位置を推定するものである。
前記各アーム部におけるスイッチング素子同士の接続点に端子が接続されたn相界磁付き電動機と、
からなる交流電動機駆動システムにおいて、
前記接続点よりも前記直流電圧部の正極側にあるスイッチング素子群を上アーム、負極側にあるスイッチング素子群を下アームとした場合に、上アーム及び下アームの両方においてそれぞれ異なる1相のスイッチング素子にのみ通流した状態で、前記直流電圧部とスイッチング素子群との間を流れる直流電流を検出し、その検出値に基づいて前記電動機の回転子または可動子の位置を推定するものである。
前記各アーム部におけるスイッチング素子同士の接続点に端子が接続されたn相界磁付き電動機と、からなる交流電動機駆動システムにおいて、
1つのスイッチング素子にオン信号、オフ信号を少なくとも1回ずつ与えて前記直流電圧部とスイッチング素子群との間を流れる直流電流を検出し、その検出値に基づいて前記電動機の回転子または可動子の位置を推定するものである。
前記各アーム部におけるスイッチング素子同士の接続点に端子が接続されたn相界磁付き電動機と、からなる交流電動機駆動システムにおいて、
1つのスイッチング素子にオン信号、オフ信号を交互に繰り返し与えて前記直流電圧部とスイッチング素子群との間を流れる直流電流を検出し、その検出値に基づいて前記電動機の回転子または可動子の位置を推定すると共に、
各オフ信号を与えている期間中に直流入力電流を検出し、その検出値がゼロからゼロでない値に変化した場合に、前記電動機の回転子または可動子が第1の所定位置を通過したと判定するものである。
更に別のスイッチング素子に対して同様の動作を行い、
上記の動作を繰り返すことにより、オン信号、オフ信号を少なくとも1回ずつ与えても直流電流が流れない第2のスイッチング素子を特定し、この第2のスイッチング素子にオン信号、オフ信号を交互に繰り返し与え、各オフ信号を与えている期間中の前記直流電流の検出値がゼロからゼロでない値に変化した場合に、前記電動機の回転子または可動子が第2の所定位置を通過したと判定するものである。
回転子または可動子が通過したと判定された少なくとも2つの所定位置の位置情報と、これら2つの所定位置の通過時刻とに基づき、回転子または可動子の速度を判定するものである。
スイッチング素子のオン・オフを所定期間繰り返しても直流入力電流が通流しない場合には、回転子または可動子がほぼ停止していると判定するものである。
前記各アーム部における前記ダイオードの接続点に端子が接続されたn相界磁付き電動機と、からなる交流電動機駆動システムにおいて、
前記接続点よりも前記直流電圧部の正極側にあるスイッチング素子群を上アーム、負極側にあるスイッチング素子群を下アームとした場合に、上アーム及び下アームの少なくとも一方において1相のスイッチング素子にのみ通流した状態で、前記直流電圧部とスイッチング素子群との間を流れる直流電流を検出し、その検出値に基づいて前記電動機の回転子または可動子の位置を推定するものである。
前記各アーム部における前記ダイオードの接続点に端子が接続されたn相界磁付き電動機と、からなる交流電動機駆動システムにおいて、
前記接続点よりも前記直流電圧部の正極側にあるスイッチング素子群を上アーム、負極側にあるスイッチング素子群を下アームとした場合に、上アーム及び下アームの両方においてそれぞれ異なる1相のスイッチング素子にのみ通流した状態で、前記直流電圧部とスイッチング素子群との間を流れる直流電流を検出し、その検出値に基づいて前記電動機の回転子または可動子の位置を推定するものである。
前記各アーム部における前記ダイオードの接続点に端子が接続されたn相界磁付き電動機と、からなる交流電動機駆動システムにおいて、
前記接続点よりも前記直流電圧部の正極側にあるスイッチング素子群を上アーム、負極側にあるスイッチング素子群を下アームとした場合に、
1つのスイッチング素子にオン信号を与えて前記直流電圧部と当該スイッチング素子が属するアームとの間を流れる直流電流を検出し、その検出値に基づいて前記電動機の回転子または可動子の位置を推定するものである。
1つのスイッチング素子にオン信号を連続してまたは断続して与え、オン信号を与えている間の当該アームと直流電圧部との間の電流がゼロからゼロでない値に変化した場合に、前記電動機の回転子または可動子が第1の所定位置を通過したと判定するものである。
回転子または可動子が第1の所定位置を通過したと判断した直後に、当該スイッチング素子にオフ信号を与え、かつ、別のスイッチング素子にオン信号を与えて直流電流が流れれば、前記別のスイッチング素子にオフ信号を与えると共に、
更に別のスイッチング素子に対して同様の動作を行い、
上記の動作を繰り返すことにより、オン信号を与えても電流が流れない第2のスイッチング素子を特定し、この第2のスイッチング素子にオン信号を連続してまたは断続して与え、オン信号を与えている期間中に直流電流がゼロからゼロでない値に変化した場合に、前記電動機の回転子または可動子が第2の所定位置を通過したと判定するものである。
スイッチング素子のオンを所定回数繰り返しても直流電流が通流しない場合には、回転子または可動子がほぼ停止していると判定するものである。
従って、本発明によれば、各相電流を検出する場合に比べて電流検出器を簡略化または削減でき、駆動システムのコストを低減することができる。
まず、図1は請求項1の発明にかかる交流電動機駆動システムの主回路を示しており、n相(nは2以上の自然数)界磁付き電動機30をn相インバータ40により駆動するシステムである。ここで、電動機30は等価回路によって第1相から第3相までを表示し、各相毎に無負荷誘起電圧e及びインピーダンスZを、相の番号を添字として付記してある。
更に、下アームスイッチング素子群の共通接続点と直流電圧部の負極(平滑コンデンサ41の一端)との間には、直流入力電流idcを検出するシャント抵抗等の電流検出器42が接続されている。
[数式1]
ex=ωΨsin(ωt+θx+θ0)
なお、ω:電気角周波数、Ψ:界磁によるコイルの磁束鎖交数振幅、t:時間、θx:x相位相角(ただしθ1=0とする)、θ0:初期位相角である。
[数式2]
ω=(P/2)×2π×N/60(Nは回転子の毎分回転速度)
なお、回転速度Nがほぼ一定の場合について論じているため、ここではωは未知であるが定数ということになる。
以上の関係から、数式1における未知数はωとθ0の2つであることが分かる。また、これらの2つの値を知ることができれば、数式1によって各相の無負荷誘起電圧exが判明することになり、この無負荷誘起電圧exに相応する電圧をインバータから与えることによってシステムを起動できることになる。
従って、このときの直流入力電流idc(図1の例では電動機30の第3相の電流)は、ω及びθ0の情報を含んでいるので、idcの検出値を用いてω及びθ0を特定することが可能である。
上述した説明では、上下アームの少なくとも一方のアームにつき1相のスイッチング素子のみをオンし、他方のアームについては上記1相以外の複数相のスイッチング素子をオンする場合について述べたが、上下両アームにつきそれぞれ異なる1相のスイッチング素子のみをオンしたときのidcを用いれば、曖昧さを一層排した動作をさせることができる。
この請求項3の発明は、相電流検出を前提としたフリーラン起動技術に関する先願発明(特願2004−171094号「交流電動機用電力変換装置」)の原理を用いて、直流入力電流idcのみの検出によるフリーラン起動を可能にしたものである。
図2に示す通り、インバータは3相インバータ43、電動機は3相電動機31であり、インバータ43の各相上下アームは、例えばIGBTのような自己消弧形半導体スイッチング素子Qu,Qv,Qw,Qx,Qy,Qzに環流ダイオードDu,Dv,Dw,Dx,Dy,Dzをそれぞれ逆並列接続して構成されている。なお、各相の名称はU,V,Wとする。
なお、図3において、電動機31はU,V,W相の各相毎に無負荷誘起電圧e及びインピーダンスZにて示してある。
また、回転子が逆転する場合の無負荷誘起電圧は図5のようになり、無負荷誘起電圧の相順が反転し、電気角に対する電圧位相も異なるが、現れる現象は同様となる。よって、以降は主として無負荷誘起電圧の相順が図4の場合について説明する。
(1)電流が流れない。(誘起電圧の状態:領域III,IV)
(2)ある2相にのみ電流が流れる。(誘起電圧の状態:領域II,V)
(3)3相全てに電流が流れる。(誘起電圧の状態:領域I,VI)
これらの(1)〜(3)のうち何れの現象が現れるかは、回転子の位置に依存している。よって、磁極位置センサを持たない電動機においては、回転子の位置情報がない状態で上記現象のうち特定のものを意図的に生じさせるように、つまり空転時に1つのスイッチング素子のみをオンして複数の相に電流を流すようにインバータを制御することは不可能である。
また、図5の場合には、上記と同じ領域III,IVに相当する210°〜330°の場合に、ダイオードDy及びDzの作用によって電流が流れないため、回転子位置が210°〜330°にあるか、それ以外にあるかを判定することができる。
しかも、図4,図5から明らかなように、回転方向によって無負荷誘起電圧の相順が変わるため、流れ出した電流の通流開始がV相であるかW相であるかを判定することによって回転方向が正転であるか逆転であるかを特定でき、正転時であれば位相角が150°、逆転時であれば位相角が210°とピンポイントで特定することができる。
このようにして、複数の位相角の通過を検出し、その時間差も記録しておけば、当該時間差当たりの位相の変化量、すなわち回転速度を計算できる。
先願発明によれば、以上の操作によって回転子の位相、回転方向、及び回転速度が明らかになるため、電動機の回転子が空転している状態からインバータ43を起動することが可能となる。
上述した先願発明は相電流検出を前提としたものであり、このままでは、本発明の課題である直流入力電流idcのみを検出する構成に適用できない。そこで、次のような操作を行うことによって本発明への適用を可能とする。
次に、スイッチング素子Qxをオフすることにより、図6(b)に示すごとく全スイッチング素子をオフの状態とする。この場合、電動機31のインピーダンスはインダクタンス成分を有するため、電流は直ちにゼロにはならず、U相電流は上アームのダイオードDuを通って電源側に流れる。このようにして、電源、ダイオードDyまたはDzの少なくとも一方、電動機31、及びダイオードDuからなる経路で電流が流れることになり、これによって直流入力電流idcが現れることになる。その後、U相電流が減衰してゼロになると、ダイオードの作用によって電流が遮断され、無通流状態となる。
すなわち、上記の操作を行うことにより、直流入力電流idcを検出することで回転子位置が電気角で30°〜150°の間にあるか、それ以外にあるかを判定することが可能になる。
1つのスイッチング素子Qxにオン・オフ信号を繰り返し与えると共に、各オフ信号を与えている間にidcを検出し、その動作を継続してidcがゼロになれば、回転子位置が無負荷誘起電圧としてU相が最小となる範囲(正転の場合には30°〜150°、逆転の場合には210°〜330°)に入ったと見なせる。その後、更にスイッチング素子Qxのオン・オフ動作を継続し、idcが再びゼロでなくなったならば、回転子位置が正転時に電気角で150°を通過し、逆転時には210°を通過したと見なすことができる。
すなわち、U相電流の通流開始からidc≠0を検出するまでの遅れはあるものの、回転子位置をピンポイントで特定することができる。なお、スイッチング素子Qxのオン・オフ動作を高周波で行えば、前記遅れを短くすることができると共に、時間遅れを予め見込んで補正することも可能である。
前述したように、スイッチング素子Qxのオンによる直流入力電流idcの通流を検出した直後は、その他のスイッチング素子のうちのいくつかは、オン信号を与えても電流が通流しない。例えば、図4において、回転子位置の150°を検出した直後では、V相の誘起電圧evが最小、W相の誘起電圧ewが最大になっているため、スイッチング素子QyまたはQwをオンしても電流は通流しない。
このとき、例えば最初にスイッチング素子Qzをオン・オフしたとして、オフ期間中にidcがゼロだったならば、その状態ではW相の誘起電圧が最も低い、すなわち先ほど通過した回転子位置は210°であり、回転方向は逆転であったと判定することができる。
一方、スイッチング素子Qzのオン・オフによってidcが通流したならば、その状態ではV相の誘起電圧が最も低く、先ほど通過した回転子位置(第1回目の検出位相)は150°であって回転方向は正転であったと判定することができる。
なお、上記説明では3相の場合について説明したが、各相無負荷誘起電圧のうち1つの相が交互に最小となることは任意の相数の電動機に共通の事項であるため、上記の方法は任意の相数の電動機に適用可能である。
上述した第2回目の位相検出後は、回転方向すなわち誘起電圧の相順が既知であるため、オンしても電流が通流しないスイッチング素子は既知となる。従って、当該スイッチング素子に同様に連続的なオン・オフ信号を与え、idcがゼロからゼロでない値に変化したことをもって回転子が所定位相を通過したことを判定する動作を繰り返すことができ、回転子が3つ以上の所定位置を通過したことを判定可能になる。
この動作を全相について行えば、インバータのスイッチング素子のゲート駆動回路として、下アームのスイッチング素子のオンによって上アームのゲート駆動回路用電源が充電されるような構成を用いる場合、磁極位置の推定動作と上アームのゲート駆動回路用電源の充電とを同時に完了することができ、インバータの起動を効率よく実施することができる。
なお、所定位相の通過時刻は、通常はCPUの制御周期毎にのみ記録されるため、位相角を時間差で割って回転速度を求める場合、時間差が小さいと丸め誤差が大きくなる。よって、判定回数をできるだけ増やし、時間差が離れた2つの所定位相を用いて速度を演算することによって、回転速度の演算精度を向上することができる。
上記のように、本実施形態によれば、回転子の位相、回転方向、及び回転速度が明らかになるため、フリーラン状態からインバータを速やかに起動することができる。
なお、図7におけるステップS1〜S13は請求項5の発明の実施形態に相当し、スイッチング素子Qxのオン・オフ操作後にQzを選択してオン・オフ操作を繰り返し、idcが通流した場合にQyについてオン・オフ操作を繰り返す例である。
また、図7におけるステップS14,S15は、それぞれ請求項6,7の実施形態に相当している。
以上の説明では、回転子が空転している状態について述べた。しかし、実使用時には、インバータ起動時の回転子の状態としては極低速回転または停止状態もあり得る。この場合、無負荷誘起電圧は微少またはゼロとなっているため、どのスイッチング素子をオンしてもidcは検出限界以下、またはゼロということもあり得る。
従って、最初のスイッチング素子のオン・オフを開始して、所定時間idc=0が継続した場合には回転子が極低速回転または停止状態と見なし、前述したフリーラン起動を取りやめることができる。
その後は、必要に応じて別の起動方法によってシステムを起動したり、または所定回転速度以上での起動を前提としているシステムにおいては低速エラーを発生させる等の動作に移ればよい。
図9はこの実施形態を示す回路図であり、図1と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、以下では異なる部分を中心に説明する。
すなわち、この実施形態では、n相インバータ40’の回路構成が図1と異なっており、各スイッチング素子S1P〜S4P,S1N〜S4Nに対応して環流ダイオードD1P〜D4P,D1N〜D4Nが設けられている。このうち、上アームの環流ダイオードD1P〜D4Pはスイッチング素子S1P〜S4Pにそれぞれ逆並列接続され、下アームの環流ダイオードD1N〜D4Nのカソードはスイッチング素子S1N〜S4Nの一端にそれぞれ接続されていると共に、各アノードは一括して直流電圧部の負極に接続されている。
つまり、環流ダイオードD1P〜D4P,D1N〜D4Nは、直流電圧部の直流電圧を阻止する極性でそれぞれ接続されている。
この実施形態においても、前述した先願発明(特願2004−171094号)に開示された相電流検出を前提とするフリーラン起動方法をそのまま適用することはできない。
そこで、次のような操作を行うことによりフリーラン起動を可能とする。
なお、スイッチング素子Qxをオンからオフに切り換えた場合には、前述の図6(b)とは異なる回路構成上、電流検出器42を通る電流経路は形成されない。
従って、スイッチング素子Qxのオンによって電流が流れたか否かを判定することができ、これにより回転子位置が電気角で30°〜150°の間にあるか(正転時)、または210°〜330°の間にあるか(逆転時)の間にあるか、あるいはこれらの領域以外であるかを判定することができる。
スイッチング素子Qxをオンした直後に電流が流れた場合、このスイッチング素子Qxを直ちにオフする。この動作を繰り返すと、やがて回転子の回転によってU相無負荷誘起電圧euの位相が最小となる電気角となり、スイッチング素子Qxをオンしてもidc’=0のままとなる。この状態において、更にスイッチング素子Qxのオン状態を継続または断続すると、回転子の回転によってU相と他相の無負荷誘起電圧の大小関係が入れ替わることにより、環流電流が流れるようになるので、この電流をidc’として検出することができる。
よって、idc’がゼロからゼロでない状態へ変化した時点で、U相と他相の無負荷誘起電圧の大小関係が入れ替わる電気角を通過したと判断することができ、その時点における回転子位置をピンポイントで特定することができる。例えばスイッチング素子Qxのオン・オフ操作に関して言えば、無負荷誘起電圧位相が150°(正転時)または210°(逆転時)となる回転子位置を通過したと判断する。
回転子位置が150°または210°であることを判定した後の操作については、まず、スイッチング素子Qxのオンによってidc’がゼロからゼロでない値に変化した直後は、回転方向を判定できないので、スイッチング素子Qy,Qz,Qv,Qwのいずれが、オンしてもidc’が流れないスイッチング素子であるのか不明な状態である。
図11は上述した請求項13の実施形態によるフリーラン起動技術を、3相の駆動システムに適用した場合のフローチャートであり、図12は各部の動作波形である。図12の下端に記載した各ステップS21〜S39は、図11の各ステップに対応している。
なお、図11は、スイッチング素子Qxのオフ操作後にQzを選択してオンさせ、idcが通流した場合にQzをオフさせると共に、その後Qyを選択してオン状態を継続させる例である。
請求項8の実施形態において説明したように、インバータ起動時の回転子の状態としては極低速回転または停止状態もあり得る。この場合、無負荷誘起電圧は微少またはゼロであり、どのスイッチング素子を所定回数オンしてもidc’は検出限界以下またはゼロになるので、これを利用して回転子が極低速または停止状態であることを検出し、フリーラン起動を行わない判断基準とすることができる。
また、主に3相の場合について述べたが、本発明は任意の多相交流電動機駆動システムに適用可能である。
更に、誘起電圧波形が3相平衡正弦波であるものとして説明したが、多少の高調波が含有していたり、または3相誘起電圧に実質的に存在する位相ずれがあったとしても、本発明の適用に当たって特に支障はない。
なお、本発明は、回転子または可動子が位置センサを備えていたり、端子電圧センサを有する電動機に対しても勿論適用可能である。すなわち、本発明は、上記各センサから得られる情報を用いずにフリーラン起動することを骨子としているので、例えば各センサが故障した場合のバックアップ用の技術としても有効である。
更に、各実施形態では、直流電圧部の負極側の電流を検出する構成について説明したが、正極側の電流を検出しても良いのは勿論である。
31:3相電動機
40,40’:n相インバータ
41:平滑コンデンサ
42:電流検出器
43,43’:3相インバータ
S1P〜S4P,S1N〜S4N:半導体スイッチング素子
D1P〜D4P,D1N〜D4N:環流ダイオード
Qu,Qv,Qw,Qx,Qy,Qz:半導体スイッチング素子
Du,Dv,Dw,Dx,Dy,Dz:環流ダイオード
Claims (14)
- 直流電圧部と、少なくとも2つのスイッチング素子の直列接続回路の両端が前記直流電圧部に並列接続されてなるn個のアーム部と、を備えたn相インバータと、
前記各アーム部におけるスイッチング素子同士の接続点に端子が接続されたn相界磁付き電動機と、
からなる交流電動機駆動システムにおいて、
前記接続点よりも前記直流電圧部の正極側にあるスイッチング素子群を上アーム、負極側にあるスイッチング素子群を下アームとした場合に、
上アーム及び下アームの少なくとも一方において1相のスイッチング素子にのみ通流した状態で、前記直流電圧部とスイッチング素子群との間を流れる直流電流を検出し、その検出値に基づいて前記電動機の回転子または可動子の位置を推定することを特徴とする交流電動機駆動システム。 - 直流電圧部と、少なくとも2つのスイッチング素子の直列接続回路の両端が前記直流電圧部に並列接続されてなるn個のアーム部と、を備えたn相インバータと、
前記各アーム部におけるスイッチング素子同士の接続点に端子が接続されたn相界磁付き電動機と、
からなる交流電動機駆動システムにおいて、
前記接続点よりも前記直流電圧部の正極側にあるスイッチング素子群を上アーム、負極側にあるスイッチング素子群を下アームとした場合に、
上アーム及び下アームの両方においてそれぞれ異なる1相のスイッチング素子にのみ通流した状態で、前記直流電圧部とスイッチング素子群との間を流れる直流電流を検出し、その検出値に基づいて前記電動機の回転子または可動子の位置を推定することを特徴とする交流電動機駆動システム。 - 直流電圧部と、環流ダイオードがそれぞれ逆並列接続された少なくとも2つの自己消弧形スイッチング素子の直列接続回路の両端が前記直流電圧部に並列接続されてなるn個のアーム部と、を備えたn相インバータと、
前記各アーム部におけるスイッチング素子同士の接続点に端子が接続されたn相界磁付き電動機と、
からなる交流電動機駆動システムにおいて、
1つのスイッチング素子にオン信号、オフ信号を少なくとも1回ずつ与えて前記直流電圧部とスイッチング素子群との間を流れる直流電流を検出し、その検出値に基づいて前記電動機の回転子または可動子の位置を推定することを特徴とする交流電動機駆動システム。 - 直流電圧部と、環流ダイオードがそれぞれ逆並列接続された少なくとも2つの自己消弧形スイッチング素子の直列接続回路の両端が前記直流電圧部に並列接続されてなるn個のアーム部と、を備えたn相インバータと、
前記各アーム部におけるスイッチング素子同士の接続点に端子が接続されたn相界磁付き電動機と、
からなる交流電動機駆動システムにおいて、
1つのスイッチング素子にオン信号、オフ信号を交互に繰り返し与えて前記直流電圧部とスイッチング素子群との間を流れる直流電流を検出し、その検出値に基づいて前記電動機の回転子または可動子の位置を推定すると共に、
各オフ信号を与えている期間中に直流入力電流を検出し、その検出値がゼロからゼロでない値に変化した場合に、前記電動機の回転子または可動子が第1の所定位置を通過したと判定することを特徴とする交流電動機駆動システム。 - 請求項4に記載した交流電動機駆動システムにおいて、
回転子または可動子が第1の所定位置を通過したと判定した直後に、
当該スイッチング素子にオフ信号を与え、かつ、別のスイッチング素子にオン信号、オフ信号を少なくとも1回ずつ与えて直流電流が流れれば前記別のスイッチング素子にオフ信号を与えると共に、
更に別のスイッチング素子に対して同様の動作を行い、
上記の動作を繰り返すことにより、オン信号、オフ信号を少なくとも1回ずつ与えても直流電流が流れない第2のスイッチング素子を特定し、
この第2のスイッチング素子にオン信号、オフ信号を交互に繰り返し与え、各オフ信号を与えている期間中の前記直流電流の検出値がゼロからゼロでない値に変化した場合に、前記電動機の回転子または可動子が第2の所定位置を通過したと判定することを特徴とする交流電動機駆動システム。 - 請求項5に記載した動作を、第2の所定位置を通過したと判定した直後から繰り返して実行することにより、前記電動機の回転子または可動子が3つ以上の所定位置を通過したと判定することを特徴とする交流電動機駆動システム。
- 請求項5または6に記載した交流電動機駆動システムにおいて、
回転子または可動子が通過したと判定された少なくとも2つの所定位置と、これら2つの所定位置の通過時刻とに基づき、回転子または可動子の速度を判定することを特徴とする交流電動機駆動システム。 - 請求項3〜7の何れか1項に記載した交流電動機駆動システムにおいて、
スイッチング素子のオン・オフを所定期間繰り返しても直流電流が通流しない場合には、回転子または可動子がほぼ停止していると判定することを特徴とする交流電動機駆動システム。 - 直流電圧部と、少なくとも2つのスイッチング素子の直列接続回路の両端が前記直流電圧部に並列接続されてなるn個のアーム部と、これらのアーム部におけるスイッチング素子同士の1つの接続点と前記直流電圧部の正極及び負極との間に、前記直流電圧部の直流電圧を阻止する極性でそれぞれ接続された環流ダイオードと、を備えたn相インバータと、
前記各アーム部における前記ダイオードの接続点に端子が接続されたn相界磁付き電動機と、
からなる交流電動機駆動システムにおいて、
前記接続点よりも前記直流電圧部の正極側にあるスイッチング素子群を上アーム、負極側にあるスイッチング素子群を下アームとした場合に、
上アーム及び下アームの少なくとも一方において1相のスイッチング素子にのみ通流した状態で、前記直流電圧部とスイッチング素子群との間を流れる直流電流を検出し、その検出値に基づいて前記電動機の回転子または可動子の位置を推定することを特徴とする交流電動機駆動システム。 - 直流電圧部と、少なくとも2つのスイッチング素子の直列接続回路の両端が前記直流電圧部に並列接続されてなるn個のアーム部と、これらのアーム部におけるスイッチング素子同士の1つの接続点と前記直流電圧部の正極及び負極との間に、前記直流電圧部の直流電圧を阻止する極性でそれぞれ接続された環流ダイオードと、を備えたn相インバータと、
前記各アーム部における前記ダイオードの接続点に端子が接続されたn相界磁付き電動機と、
からなる交流電動機駆動システムにおいて、
前記接続点よりも前記直流電圧部の正極側にあるスイッチング素子群を上アーム、負極側にあるスイッチング素子群を下アームとした場合に、
上アーム及び下アームの両方においてそれぞれ異なる1相のスイッチング素子にのみ通流した状態で、前記直流電圧部とスイッチング素子群との間を流れる直流電流を検出し、その検出値に基づいて前記電動機の回転子または可動子の位置を推定することを特徴とする交流電動機駆動システム。 - 直流電圧部と、少なくとも2つの自己消弧形スイッチング素子の直列接続回路の両端が前記直流電圧部に並列接続されてなるn個のアーム部と、これらのアーム部におけるスイッチング素子同士の1つの接続点と前記直流電圧部の正極及び負極との間に、前記直流電圧部の直流電圧を阻止する極性でそれぞれ接続された環流ダイオードと、を備えたn相インバータと、
前記各アーム部における前記ダイオードの接続点に端子が接続されたn相界磁付き電動機と、
からなる交流電動機駆動システムにおいて、
前記接続点よりも前記直流電圧部の正極側にあるスイッチング素子群を上アーム、負極側にあるスイッチング素子群を下アームとした場合に、
1つのスイッチング素子にオン信号を与えて前記直流電圧部と当該スイッチング素子が属するアームとの間を流れる直流電流を検出し、その検出値に基づいて前記電動機の回転子または可動子の位置を推定することを特徴とする交流電動機駆動システム。 - 請求項11に記載した交流電動機駆動システムにおいて、
1つのスイッチング素子にオン信号を連続してまたは断続して与え、オン信号を与えている間の当該アームと直流電圧部との間の電流がゼロからゼロでない値に変化した場合に、前記電動機の回転子または可動子が第1の所定位置を通過したと判定することを特徴とする交流電動機駆動システム。 - 請求項12に記載した交流電動機駆動システムにおいて、
回転子または可動子が第1の所定位置を通過したと判断した直後に、
当該スイッチング素子にオフ信号を与え、かつ、別のスイッチング素子にオン信号を与えて直流電流が流れれば、前記別のスイッチング素子にオフ信号を与えると共に、
更に別のスイッチング素子に対して同様の動作を行い、
上記の動作を繰り返すことにより、オン信号を与えても電流が流れない第2のスイッチング素子を特定し、
この第2のスイッチング素子にオン信号を連続してまたは断続して与え、オン信号を与えている期間中に直流電流がゼロからゼロでない値に変化した場合に、前記電動機の回転子または可動子が第2の所定位置を通過したと判定することを特徴とする交流電動機駆動システム。 - 請求項11〜13の何れか1項に記載した交流電動機駆動システムにおいて、
スイッチング素子のオンを所定回数繰り返しても直流電流が通流しない場合には、回転子または可動子がほぼ停止していると判定することを特徴とする交流電動機駆動システム。
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