JP2008054430A - Ｐｍモータの磁極位置推定方式 - Google Patents

Abstract

【課題】「電流Ｌレベル」による自動電流制御（ＡＣＲ）と、この後に印加する「パルス電圧値」によって初期磁極位置推定を行う方式において、ＰＭモータの特性に適合した「パルス電圧値」および「電流Ｌレベル」を自動調整する。
【解決手段】１２方向のパルス電圧印加し（Ｓ１２〜Ｓ１５）、このときの出力「電流Ｈレベル」のうちの最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎの差電流ΔＩａと、最大値Ｉｍａｘの「電流Ｈレベル」と１８０°位相差になるパルス電圧に対する「電流Ｈレベル」との差電流ΔＩｂを求め（Ｓ１６）、差電流ΔＩａが所定値以上になり、かつ差電流ΔＩｂが所定値以上になるまで「パルス電圧値」を徐々に高める（Ｓ１７，Ｓ１８）。自動電流制御をかけたときの出力電流を複数回サンプルし、各サンプル電流値の誤差が所定値以下になり、かつ各サンプル電流値の平均値の誤差が所定値以下になるまで「電流Ｌレベル」を徐々に高めることを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＰＭモータをインバータで可変速制御する装置に係り、特にセンサレスＰＭモータの運転開始時の磁極位置推定方式に関する。

インバータでＰＭモータを駆動する場合、始動時に永久磁石の磁極位置の情報を必要とする。もし、磁極位置がわからずにＡＣＲ（自動電流制御）等で可変速制御するとＰＭモータが脱調してしまい、運転不能になってしまう。

エンコーダ等のセンサを用いる場合はＰＭモータの運転・停止状態に関わらず磁極位置情報を得ることができる。しかし、センサのないセンサレス制御を行う場合は、通常、モータ駆動時の電流・電圧情報から磁極位置を推定するが、モータ運転を停止すると電流・電圧情報が得られなくなり、それまで推定していた磁極位置の情報を失ってしまうため、インバータの運転開始時に毎回磁極位置を推定する手段が必要となる。

また、エンコーダを使用する場合でも、Ｕ，Ｖ、Ｗ相信号やシリアルアブソリュート信号を備えていない、Ａ，Ｂ，Ｚ相信号のみのエンコーダでは、インバータの電源投入時に磁極位置はわからない。この場合、インバータの電源投入後、モータが回転してＺ相信号を検出するまでモータの磁極位置がわからないため、始動時に磁極位置を推定する手段が必要となる。

センサレスＰＭモータの停止状態で磁極位置を推定する方式も提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方式は、図６に示すように、運転開始時に固定座標上（例えばＵＶＷ座標系）で１２の方向になる位相のパルス電圧Ｖ１〜Ｖ１２を順次印加する。ＰＭモータは永久磁石による界磁の方向によってインダクタンスが違うことにより、印加したパルス電圧によって発生するパルス電流Ｉ１〜Ｉ１２のベクトル軌跡は図７に示すような楕円形になることを利用して、永久磁石の磁極位置を推定するというものである。なお、この推定方式はＰＭモータが停止している時、および回転速度が数ｒｐｍの極低速のみに適用可能である。

図８に、「１２パルス出力動作」の制御手順を示す。これは、ＵＶＷ座標上で１２の方向にパルス電圧を印加し、その後の「磁極位置推定演算」で磁極位置を推定するために必要となる電流情報を検出する処理（Ｓ１）〜（Ｓ８）である。また、図９に「１２パルス出力動作」のうち、２回分のパルス出力動作における出力電圧および電流検出の絶対値（ベクトルの大きさ）のタイミングチャートを示す。以下に、図８，図９中のそれぞれの動作の詳細を示す。

（Ｓ１）出力するパルス電圧の方向（角度）を設定する。最初は例えば１５°に設定し、毎回３０°ずらして１２回繰り返しパルス電圧を発生することで、これらパルス電圧印加によって３６０°全方向のパルス電流が検出できるようにする。

また、特許文献１の方式では、設定角度をθ１、θ２、θ３…とすると、θ２＝θ１＋１８０°、θ３＝θ２＋１８０°＋３０°、…と設定していくことで、パルス電流による回転トルクが発生しないようにしている。図６，図７ではθ１＝１５°として順番にパルス電圧を印加している例を示している。

（Ｓ２）電流ゼロクロスを避けてパルス電圧を印加する前に出力電圧・電流を安定化させる目的でＡＣＲ（自動電流制御）をかける。このＡＣＲの電流指令の絶対値を「電流Ｌレベル」と呼ぶこととする。したがって、ＡＣＲが安定に動作すれば、その時の検出電流は「電流Ｌレベル」にほぼ等しい。

（Ｓ３）ＡＣＲにより電流が収束したところで、ＡＣＲのノイズ外乱を抑えるために、一定電圧を出力する。この時の出力電圧値は、（Ｓ２）のＡＣＲの最終出力電圧値とする。

（Ｓ４）磁極位置推定演算で使用する「電流Ｌレベル」を計測・保存する。

（Ｓ５）パルス電流を発生させるため、パルス電圧を出力する。電圧値は一定値で、出力電圧値は（Ｓ３）の出力値に、磁極位置推定に必要な特徴量が得られるくらい大きなパルス電流が発生するような電圧値を重畳する。この電圧の絶対値を「パルス電圧値」と呼ぶこととする。

（Ｓ６）パルス電流値を計測するため、一定電圧を出力する。出力値は（Ｓ３）と同じ。

（Ｓ７）上記の（Ｓ５）パルス電圧出力によって発生したパルス電流値を計測する。この電流値が磁極位置を推定する特徴量となる。この電流の絶対値を「電流Ｈレベル」と呼ぶこととする。

（Ｓ８）上記の（Ｓ１）〜（Ｓ７）を１２回、位相角を変えて繰返し、それで得られた「電流Ｈレベル」と「電流Ｌレベル」を用いて磁極位置推定演算部で磁極位置を推定する。

図１０に、初期磁極位置推定手段（１２パルス出力方式）を含む可変速制御装置全体の制御ブロック図を示す。センサレスＰＭモータのベクトル制御は、速度指令と速度検出値の比較により速度制御部（ＡＳＲ）１にトルク指令を得、このトルク指令に対応するｄｑ軸の電流指令を電流指令演算部２に得、この電流指令と電流検出値との比較により電流制御部（ＡＣＲ）３にｄｑ軸の電圧指令を得、この電圧指令を座標変換部４によりＵ，Ｖ，Ｗ相の電圧指令に変換し、この電圧指令により電力変換器（インバータ）５に３相のＰＷＭ電圧出力を得てＰＭモータ６を駆動する。この駆動状態での電流を電流検出器７により検出し、この電流検出値と電圧指令から位置推定演算部８による位置θを推定し、この推定位置の微分等により速度検出演算部９に速度検出値を得る。また、推定位置θを座標変換部４および座標変換部１０における座標変換に使用する。

このような制御系における初期磁極位置推定に、切換スイッチ１１を１２パルス出力部１２に切り換えて電力変換器５の電圧指令に１２パルス電圧を順次印加し、このときの電流検出器７で検出する前記「電流Ｈレベル」と前記「電流Ｌレベル」を初期位置推定演算部１３に取り込み、初期位置推定演算を行う。この初期位置推定演算結果は運転開始時に切換スイッチ１４によって初期位置として座標変換部４，１０に与える。

なお、ＡＢＺ相のエンコーダを用いるセンサ付ベクトル制御に適用する場合は、切換スイッチ１１，１４の切換条件は「運転開始時」ではなく「電源投入時」である。また、図１０ではベクトル制御に初期磁極位置推定方式を追加したものを示しているが、この初期磁極位置推定動作は、例えばＰＭモータのＶ／ｆ制御のような、他の制御にも適用可能である。
特開２００３−１８００９４号公報

従来の磁極位置推定方式では、パラメータを２つ設定する必要がある。

１つ目は、図８および図９の（Ｓ５）における「パルス電圧値」である。磁極位置推定は、パルス電圧印加によって発生したパルス電流の電流値「電流Ｈレベル」を用いて行うが、「パルス電圧値」が同じでも「電流Ｈレベルの」値はモータのインダクタンスによって変わってしまう。

したがって、モータがもつインダクタンス等の特性に合わせて「パルス電圧値」を設定する必要がある。これが問題点の１つ目である。もし、「パルス電圧値」の設定が不適当になり、それによって発生する電流が小さすぎると、磁極飽和などの磁極位置を推定する特徴量が得られないため、磁極位置推定に失敗して始動時にＰＭモータが脱調する危険性がある。

２つ目の問題点は、図９における「電流Ｌレベル」である。電流がゼロになったり、ゼロをクロスしたりすると、ＰＷＭパターンのデッドタイムの影響により、出力電圧や電流が不安定になる。パルス電圧を安定に発生させるためには、それを出力する直前に電流値がゼロより大きく、かつ安定化している必要があるが、「電流Ｌレベル」は、その安定化が目的のパラメータである。

しかし、有限の電圧指令値でＡＣＲをかけても電流にＰＷＭリップルが発生し、そのリップルによって電流がゼロに近づいてしまうと、デッドタイムの影響は非線形であるため、不安定現象が発生してしまうため、「電流Ｌレベル」はそのリップルよりも十分大きな値を設定しなければならない。

リップルの大きさは、ＰＭモータのインダクタンス値が小さいほどリップルが大きくなるので、「電流Ｌレベル」の値を使用するＰＭモータに合わせて設定する必要がある。これが問題点の２つ目である。

まとめると、従来方式の問題点は、ＰＭモータのインダクタンスや、その他の特性の違いによって設定すべき「パルス電圧値」、「電流Ｌレベル」が異なるため、安定かつ確実な初期磁極位置推定を安定かつ確実にするためにはそれらの設定値をモータ特性に合わせて調整しなければならないことである。

本発明の目的は、ＰＭモータの特性に適合した「パルス電圧値」および「電流Ｌレベル」の設定値を自動調整でき、これによって初期磁極位置推定を確実、容易にしたＰＭモータの磁極位置推定方式を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、以下の構成を特徴とする。

（１）停止状態または極低速状態のＰＭモータに、出力電圧・電流を安定化させるための「電流Ｌレベル」の電流指令で自動電流制御（ＡＣＲ）をかけ、この自動電流制御が安定した後の出力電圧指令値に重畳させる「パルス電圧値」を有して、固定座標上で異なる位相方向になる多数のパルス電圧を順次印加し、このパルス電圧印加に対する「電流Ｈレベル」の出力と前記「電流Ｌレベル」からＰＭモータの初期磁極位置推定演算を行うＰＭモータの磁極位置推定方式であって、
前記多数の位相方向になるパルス電圧を印加したときの前記「電流Ｈレベル」のうちの最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎの差電流ΔＩａと、最大値Ｉｍａｘの「電流Ｈレベル」と１８０°位相差になるパルス電圧に対する「電流Ｈレベル」との差電流ΔＩｂを求め、前記差電流ΔＩａが所定値以上になり、かつ前記差電流ΔＩｂが所定値以上になるまで前記「パルス電圧値」を徐々に高める自動調整手段を備えたことを特徴とする。

（２）前記自動調整手段は、前記「パルス電圧値」が大きくなることによって発生する「電流Ｈレベル」の電流値が「過電流レベル」を超えた場合に、自動調整動作を止めて警報を出力する手段を備えたことを特徴とする。

（３）前記自動調整手段は、初回の磁極位置推定演算で使用した前記「パルス電圧値」を記憶しておき、２回目以降の磁極位置推定演算には該記憶した「パルス電圧値」を自動調整値とする手段を備えたことを特徴とする。

（４）前記自動調整手段は、前記自動電流制御をかけたときの出力電流を複数回サンプルし、各サンプル電流値の誤差が所定値以下になり、かつ各サンプル電流値の平均値の誤差が所定値以下になるまで前記「電流Ｌレベル」を徐々に高める手段を備えたことを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、ＰＭモータの特性に適合した「パルス電圧値」および「電流Ｌレベル」の設定値を自動調整でき、これによって初期磁極位置推定が確実、容易になる。

（実施形態１）
本実施形態は、センサレスＰＭモータの初期磁極位置推定における「パルス電圧値」の自動調整方式を提案するもので、以下、詳細に説明する。

ＰＭモータの磁極位置（ｄ軸の方向）を推定するためには、パルス電圧印加によって得られた電流ベクトルから以下の２項目を判別する必要がある。

・磁極位置方向を推定するため、ｄ軸の方向を判別できること。

・ｄ軸の方向はＮ極の方向であるため、ＮＳ方向を判別できること。この理由は、ＮＳ方向を間違えて判別すると、運転開始時にＰＭモータが脱調する。

図１にＵＶＷ座標系で１２パルス電圧印加によって発生する電流ベクトル図を示す。また、図２に、この電流ベクトルを横軸に角度、縦軸に電流ベクトル絶対値｜Ｉ｜とした図を示す。

図１および図２における各電流ベクトルＩ１〜Ｉ１２は印加するパルス電圧の順番に対応する順番である。各電流ベクトルの絶対値｜Ｉ｜は、「１２パルス出力動作」にて計測・保存した１２個の「電流Ｈレベル」を用いる。発生した電流ベクトルのうちの最大値をＩｍａｘ、最小値をＩｍｉｎとする。これらＩｍａｘとＩｍｉｎの値は図１，図２ではそれぞれ電流ベクトルＩ１とＩ７である。また、ＩｍａｘとＩｍｉｎの大きさの差電流をΔＩａ、最大電流ベクトルＩｍａｘ（ここでは電流Ｉ１）とその１８０°位相差の電流ベクトルＩ₁₈₀（ここでは電流Ｉ２）の大きさの差電流をΔＩｂとする。

磁石埋込形ＰＭモータの場合、ｄ，ｑ軸インダクタンスの関係はＬｄ＜Ｌｑの突極性になるため、パルス電圧によって発生する電流の大きさはｄ軸方向が大きく、ｑ軸方向は小さくなる。したがって、図１の場合ではおおよそ電流ベクトルＩ１の方向にｄ軸の方向、電流ベクトルＩ７の方向にｑ軸がある。なお、パルス電流は約３０°毎に発生するので、±１５°程度の誤差があると考えられる。この特性を利用してｄ軸の方向を判別できる。

また、磁極のＮ極の方向はＳ極の方向よりも磁気飽和しやすい特性がある。磁気飽和すると結果としてインダクタンスが小さくなるので、Ｎ極の方が発生する電流が大きくなる。図１，図２の場合では電流ベクトルＩ１の方が電流ベクトルＩ２よりも大きいため、電流ベクトルＩ１の方がＮ極、つまりｄ軸の方向である。

ここで、ある「パルス電圧値」を設定して、同じ方向にインバータ装置からパルス電圧を印加しても、デッドタイム等により出力電圧は誤差を伴うので、その誤差によって検出する電流値「電流Ｈレベル」も定格電流に対して数％程度の誤差を伴う。「パルス電圧値」が小さすぎるとその誤差によって、ｄｑ軸方向あるいはＮＳ方向の電流絶対値の大小関係が逆転してしまい、磁極位置推定に失敗してしまう。したがって、「パルス電圧値」はある程度大きな値を設定なければならない。以下にその調整指針を示す。

上記の誤差を考慮してｄ軸の方向を正確に判別するためにはΔＩａがある程度大きな値である必要がある。経験的にはｄ軸方向を判別するためのΔＩａは、例えばモータ定格電流の３０％以上である。したがって、ここではｄｑ軸を正確に判別する条件をΔＩａ＞３０％とし、これを判別条件［１］と呼ぶ。

同様に、ｄ軸方向のＮＳ方向を正確に判別するためにはΔＩｂがある程度大きな値である必要である。経験的には、正確にＮＳ方向判別するためのΔＩｂは、例えばモータ定格電流の１０％以上である。したがって、ここではＮＳ方向を正確に判別する条件をΔＩｂ＞１０％とし、これを判別条件［２］と呼ぶ。

次に、発生する電流ベクトルＩ１〜Ｉ１２の大きさの差分は、インダクタンスＬｄ，Ｌｑの比率によって決まるので、差分を大きくするためには印加するパルス電圧の「パルス電圧値」を大きくする必要がある。したがって、ΔＩａおよびΔＩｂを大きくするためには「パルス電圧値」を大きくする必要がある。

本実施形態は、上記の判別条件［１］、［２］を満たすように「パルス電圧値」を自動調整する。このパルス電圧値の自動調整は、パルス電圧を徐々に大きくしていき、検出した１２個の電流値が前記判別条件［１］、［２］を満たしたときに「１２パルス出力動作」を止めて磁極位置推定演算を行う。具体的には、「パルス電圧値」を最初は低めに初期設定しておき、この「パルス電圧値」で「１２パルス出力動作」を行い、検出した１２個の「電流Ｈレベル」の中の最大値が１００％に達していないことを条件にして、「パルス電圧値」を例えば定格電圧の１０％分増やして、再度「１２パルス動作」を行う。この「パルス電圧値」の増分と「１２パルス出力動作」を「電流Ｈレベル」が判別条件［１］と［２］の両方を満たすまで繰り返す。

これまで説明してきたように、パルス電圧を印加して磁極位置を推定する手法は、ＰＭモータのインダクタンスの突極性：Ｌｄ＜Ｌｑという性質を利用している。したがって、表面貼付磁石形ＰＭモータ（ＳＰＭモータ）のようにＬｄとＬｑがほぼ等しい場合には、「パルス電圧値」をいくら大きくしても前記判別条件［１］、［２］を満たさない可能性がある。このようなモータの場合は、この方法によって磁極位置の推定ができない。したがって、本実施形態では磁石埋込形ＰＭモータなど、インダクタンスの突極性を利用した磁極位置推定方式になる。

また、判別条件［１］、［２］を満たすために「パルス電圧値」を大きくしていくと、過大なパルス電流が発生する可能性がある。したがって、上記の「パルス電圧値」自動調整動作を繰り返して発生する電流値が過大になった場合、この動作を止め、「磁極位置推定不可能」の警報を出力する機能を設ける。過大な電流値とは、モータあるいはインバータ装置の定格電流によって決まる値で、ここでは「過電流レベル」と呼ぶことにする。「過電流レベル」は、例えば、モータあるいはインバータ装置定格電流の１５０％程度の値とする。

以上のことから、本実施形態では図３に示す制御手順Ｓ１１〜Ｓ２２により「パルス電圧値」を適確に自動調整し、初期磁極位置推定を可能とするものである。同図において、まず、パルス電圧値を低めに初期設定し（Ｓ１１）、パルス電圧を出力する１２方向の第１番目の方向に設定し（Ｓ１２）、設定されたパルス電圧を出力する（Ｓ１３）。このパルス電圧出力に対して、検出される電圧値が「過電流レベル」を超過したか否かを判定し（Ｓ１４）、超過していなければ１２方向にパルス電圧を出力しか否かを判定し（Ｓ１５）、１２方向の全てに出力していなければ次の方向設定とパルス出力を繰り返す（Ｓ１２〜Ｓ１４）。

設定された「パルス電圧値」による１２方向のパルス出力に対する検出電流値Ｉ１〜Ｉ１２について、ΔＩａ（ＩｍａｘとＩｍｉｎの差）とΔＩｂ（ＩｍａｘとＩ₁₈₀の差）を演算し（Ｓ１６）、これらΔＩａが判別条件［１］（ΔＩａ＞３０％）を満たし、かつΔＩｂが判別条件［２］（ΔＩｂ＞１０％）を満たすか否かを判定し（Ｓ１７）、これら判別条件を共に満たさない場合に「パルス電圧値」を１段階だけ増やし（Ｓ１８）、この「パルス電圧値」による１２方向出力を繰り返して判別を繰り返す（Ｓ１２〜Ｓ１７）。

２つの判別条件が共に満たされたとき、従来と同じ方式で磁極位置推定演算を行い（Ｓ１９）、求められた初期磁極位置θを使用してＰＭモータを始動する（Ｓ２０）。また、（Ｓ２１、Ｓ２２）は検出電流値が「過電流レベル」を超過したときに「磁極位置推定不可能」の警報を出力して動作を終了する。

以上までの制御手順は、「パルス電圧値」毎の１２方向の出力を判別条件［１］、［２］が共に満たされるまで、「パルス電圧値」の段階的な増分を繰り返すことになり、磁極位置推定までに時間がかかり、始動時に毎回行うのは好ましくない。このことを考慮し、本実施形態の変形例として、制御対象となるＰＭモータが交換されない限り、前回の磁極位置推定演算で使用した「パルス電圧値」を変える必要はないため、初回の磁極位置推定演算で始動したときの「パルス電圧値」を記憶しておき、２回目以降の始動では保存した「パルス電圧値」で「１２パルス出力動作」のみを行うことで済み、始動時間を大幅に短縮する。なお、この手法は使用するＰＭモータを交換したとき、あるいはインバータの電源投入後初回には行うものでない。

（実施形態２）
本実施形態は、センサレスＰＭモータの初期磁極位置推定における「電流Ｌレベル」の自動調整方式を提案するもので、以下、詳細に説明する。

・「電流Ｌレベル」を適切な値に調整するための判別条件［３］
１２パルスを出力する各方向においてＡＣＲ制御し、各々安定性を計測する。従来方式と同様のＡＣＲ制御開始から、ＡＣＲ時定数程度の時間を経過した後に電流を複数回（例えば１０回）サンプルする。検出した複数の電流の絶対値の誤差がモータ定格電流の数％以下（例えば５％以下）であることを判別条件［３］とする。これによって、パルスを印加する各々の方向でＰＷＭリップルによって電流がゼロクロスすることによる不安定現象が起こっていないことを判別する。

・「電流Ｌレベル」を適切な値に調整するための判別条件［４］
上記の判別条件［３］と同様に、１つのパルス出力方向で電流を複数回（例えばｌ０回）サンプルし、そのサンプルした電流の絶対値の平均値を求める。この平均値演算を計測する１２方向の電流に対して行い、平均値を１２個求める。その各方向で求めた平均値の誤差がモータ定格電流の数％以下（例えば５％以下）であることを判別条件［４］とする。この理由は、ある方向だけ平均値が異なっている場合、その方向（位相）において電流ゼロクロスによる不安定現象の影響を受けている可能性があるためである。

これらの判別条件［３］、［４］の一方でも満たさない場合には、パルス電圧およびパルス電流が不安定になる可能性があるため、「電流Ｌレベル」の設定値をさらに高くした自動調整をする。

以上のことから、本実施形態では図４に示す制御手順Ｓ３１〜Ｓ４１により「電流Ｌレベル」を適確に自動調整し、初期磁極位置推定を確実にするものである。同図において、まず「電流Ｌレベル」を例えば１０％と低めに初期設定し（Ｓ３１）、パルス電圧値を適当な値に初期設定し（Ｓ３２）、パルス電圧を出力する１２方向の第１番目の方向に設定し（Ｓ３３）、設定した「電流Ｌレベル」を指令値としてＡＣＲ（自動電流制御）をかけ（Ｓ３４）、このＡＣＲにおける電流値（図９参照）を複数回のサンプル値として計測し（Ｓ３５）、これら電流値が前記の判別条件［３］および［４］の両方を満たすか否かを判別する（Ｓ３６）。

この両方の判別条件の少なくとも一方を満たさない場合、電流Ｌレベル設定値を１段階分（例えば、定格電流の１％分）増やす（Ｓ３７）。この増分した電流Ｌレベルを指令値としてＡＣＲをかけ、このときのＡＣＲによる電流値に対する判別条件の判定を繰り返す（Ｓ３４〜Ｓ３６）。なお、電流Ｌレベルの増分は、「電流Ｌレベル」の調整がＰＷＭリップルの影響を避ける目的になり、通常定格電流に対して１０％程度の値になるため、１％程度微調するのが適しているからであるが、１％に限定されるものでない。

両判定条件を共に満たした場合、パルス電圧出力方向を切り換え（Ｓ３８）、このパルス電圧出力方向による電流値のサンプルと判別条件による判別を繰り返す（Ｓ３３〜Ｓ３７）。

１２方向のパルス電圧出力方向における両判別条件が共に満たされたとき、自動調整された最終的な「電流Ｌレベル」をＡＣＲの設定値として、「１２パルス出力動作」による１２方向のパルス電圧をＰＭモータに順次出力し（Ｓ３９）、これら１２方向のパルス電圧に対する電流検出値によって磁極位置推定演算を行い（Ｓ４０）、推定された磁極位置θを初期値としてＰＭモータを始動する（Ｓ４１）。

なお、処理（Ｓ３９）以降の制御は、実施形態１の制御手順になるもので、この制御手順を詳細に示したものが図５になる。

また、本実施形態においても、制御対象となるＰＭモータが交換されない限り、前回の磁極位置推定演算で使用した「電流Ｌレベル」を変える必要はないため、初回の磁極位置推定演算で始動したときの「電流Ｌレベル」を記憶しておき、２回目以降の始動では保存した「電流Ｌレベル」で「１２パルス出力動作」のみを行うことで済み、始動時間を大幅に短縮することができる。

なお、以上までの実施形態においては、パルス電圧の発生は「１２パルス出力動作」とする場合を示すが、これは「１８パルス出力動作」や「９パルス出力動作」など、要求される磁極位置推定精度や推定時間に応じて適宜変更して同等の作用効果を得ることができる。

１２パルス電圧印加によって発生する電流ベクトル図。 電流ベクトルＩ１〜Ｉ１２の絶対値の特性例。 本実施形態１を示す制御手順図。 本実施形態２を示す制御手順図。 実施形態１と２を併せた制御手順図。 磁極位置推定のために印加する１２パルス電圧。 １２パルス電圧印加で発生する１２パルス電流。 １２パルス出力動作の制御手順図。 パルス電圧出力と電流検出波形例。 初期磁極位置推定手段を含む可変速制御装置全体の制御ブロック図。

符号の説明

１ 速度制御部（ＡＳＲ）
２ 電流指令演算部
３ 電流制御部（ＡＣＲ）
４ 座標変換部
５ 電力変換器（インバータ）
６ ＰＭモータ
７ 電流検出器
８ 位置推定演算部
９ 速度検出演算部
１０ 座標変換部
１１、１４ 切換スイッチ
１２ １２パルス出力部
１３ 初期位置推定演算部

Claims (4)

1. 停止状態または極低速状態のＰＭモータに、出力電圧・電流を安定化させるための「電流Ｌレベル」の電流指令で自動電流制御（ＡＣＲ）をかけ、この自動電流制御が安定した後の出力電圧指令値に重畳させる「パルス電圧値」を有して、固定座標上で異なる位相方向になる多数のパルス電圧を順次印加し、このパルス電圧印加に対する「電流Ｈレベル」の出力と前記「電流Ｌレベル」からＰＭモータの初期磁極位置推定演算を行うＰＭモータの磁極位置推定方式であって、
   前記多数の位相方向になるパルス電圧を印加したときの前記「電流Ｈレベル」のうちの最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎの差電流ΔＩａと、最大値Ｉｍａｘの「電流Ｈレベル」と１８０°位相差になるパルス電圧に対する「電流Ｈレベル」との差電流ΔＩｂを求め、前記差電流ΔＩａが所定値以上になり、かつ前記差電流ΔＩｂが所定値以上になるまで前記「パルス電圧値」を徐々に高める自動調整手段を備えたことを特徴とするＰＭモータの磁極位置推定方式。
2. 前記自動調整手段は、前記「パルス電圧値」が大きくなることによって発生する「電流Ｈレベル」の電流値が「過電流レベル」を超えた場合に、自動調整動作を止めて警報を出力する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＰＭモータの磁極位置推定方式。
3. 前記自動調整手段は、初回の磁極位置推定演算で使用した前記「パルス電圧値」を記憶しておき、２回目以降の磁極位置推定演算には該記憶した「パルス電圧値」を自動調整値とする手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のＰＭモータの磁極位置推定方式。
4. 前記自動調整手段は、前記自動電流制御をかけたときの出力電流を複数回サンプルし、各サンプル電流値の誤差が所定値以下になり、かつ各サンプル電流値の平均値の誤差が所定値以下になるまで前記「電流Ｌレベル」を徐々に高める手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＰＭモータの磁極位置推定方式。
   

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