JP2009232498A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの脱調を防止する。
【解決手段】モータ制御装置（３ａ）は、永久磁石同期式のモータ（１）に供給されるモータ電流のトルク電流成分（ｉδ）及び励磁電流成分（ｉγ）が夫々トルク電流成分指令値（ｉδ^*）及び励磁電流指令値（ｉγ^*）に追従するように前記モータをベクトル制御する。モータ制御装置は、モータの回転速度（ω_e）に応じて励磁電流指令値（ｉγ^*）を導出する磁束制御部（１６）と、励磁電流指令値（ｉγ^*）に基づいて、前記モータを駆動するための前記モータへの供給電圧が不足しているか否かを判定する電圧不足判定部（３０）と、を備える。負の励磁電流指令値（ｉγ^*）が負の判定閾値より小さいとき、供給電圧が不足していると判断し、回転速度の増加を禁止する或いは回転速度を減少させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、モータを駆動制御するモータ制御装置に関する。本発明は、特に、脱調を引き起こすモータへの供給電圧不足を検出する技術又は脱調の発生を防止するための技術に関する。

図１２に従来のモータ駆動システムのブロック図を示す。図１２のモータ駆動システムは、三相永久磁石同期モータ９０１、ＰＷＭインバータ９０２及びモータ制御装置９０３を備える。図１２のモータ駆動システムでは、電流センサによって検出されたＵ相電流ｉ_u及びＶ相電流ｉ_vをｄｑ変換することによってｄ軸電流ｉ_d及びｑ軸電流ｉ_qを求める。そして、ｄ軸電流ｉ_d及びｑ軸電流ｉ_qがｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*に追従するように電流フィードバック制御を行い、この制御によって得たｄ軸電圧指令値ｖ_d ^*及びｑ軸電圧指令値ｖ_q ^*から三相電圧指令値（ｖ_u ^*、ｖ_v ^*及びｖ_w ^*）を作成する。ｑ軸電流指令値ｉ_q ^*は、モータ１の回転速度を指定する回転速度指令値ω^*に基づいて設定される。ＰＷＭインバータ９０２は、直流電源９０４からの直流の出力電圧を三相電圧指令値に従って三相交流電圧に変換し、この三相交流電圧をモータ９０１に供給することによってモータ１をベクトル制御する。

実使用時において、直流電源９０４の出力電圧であるインバータ９０２への入力電圧は変動しうる。この入力電圧の低下は、モータ９０１を駆動するためにインバータ９０２からモータ９０１に供給すべき電圧（モータ９０１が必要とする電圧）を、不足させる方向に作用する。そして、この供給電圧の不足は、モータ９０１の脱調を招く。

通常、インバータ９０２への入力電圧自体は電圧検出器（不図示）によって監視されているが、この入力電圧の情報から、モータ９０１への供給電圧不足を判定することは難しい。モータ９０１を駆動するために必要となる電圧は、様々な要素を含む運転条件（モータ９０１の回転速度、トルクなど）に依存するからである。このため、入力電圧の情報からモータ９０１の脱調の可能性を判断することは困難である。

また、負荷トルクの増大も供給電圧不足を発生させる方向に作用する。負荷トルクが増大すれば、その負荷トルクに対応するトルクを発生させるべく、より大きなモータ駆動電圧が必要となるからである。

供給電圧不足に由来する脱調を防止するべく、負のｄ軸電流による弱め磁束制御が一般的に使用される。弱め磁束制御を実行すれば、モータ９０１内で発生する誘起電圧が減少して、供給電圧不足が解消又は抑制される。但し、インバータ９０２への入力電圧の低下や負荷トルクの増大が急峻であると、弱め磁束制御による供給電圧不足の解消又は抑制が制御の遅れにより間に合わず、結果、脱調が発生することがある。

近年、モータの小型化及び軽量化に伴い、モータを定格運転範囲内の限界付近にて駆動させることが多い。高速回転域では供給電圧が不足しやすくなるが、弱め磁束制御を実行することによって定格運転範囲を高速回転域まで広げている。小型化及び軽量化と高速回転を同時実現すべく、弱め磁束制御の実行時では特にモータが電圧制限付近で駆動されており、比較的小さな入力電圧低下又は負荷トルク増大にて供給電圧不足が発生して脱調が発生する。

この種の脱調の発生を検出するための方法が幾つか提案されている。例えば、或る従来方法では、ｄ軸電流指令値をゼロとした状態で検出したｄ軸電流に基づいて脱調の検出を行っている（例えば、下記特許文献１参照）。また、他の従来方法では、脱調発生時に特徴的な値をとる特定の物理量（回転数指令に対する補正量など）に基づいて脱調の検出を行っている（例えば、下記特許文献２参照）。また、更に他の従来方法では、ｄ軸電流指令値（ｄ軸電流目標値）を周期的に変動させ、その時のｑ軸電流応答に基づいて脱調の検出を行っている（例えば、下記特許文献３参照）。

但し、これらの従来方法は、脱調の発生後に脱調の発生有無を検出するための方法であり、脱調を招く供給電圧不足を検出することはできない。即ち、これらの従来方法では、脱調の発生を防止することはできない。

特開２００１−２５２８２号公報 特開２００３−７９２００号公報 特開２００５−１５１６３５号公報

そこで本発明は、供給電圧不足の検出又は脱調の発生防止に資するモータ制御装置、並びに、そのモータ制御装置を利用したモータ駆動システム及び圧縮機を提供することを目的とする。

本発明に係る第１のモータ制御装置は、永久磁石同期式のモータに供給されるモータ電流の励磁電流成分が励磁電流指令値に追従するように前記モータをベクトル制御するモータ制御装置において、前記モータの回転速度に応じて前記励磁電流指令値を導出する励磁電流指令値導出部と、前記励磁電流指令値に基づいて、前記モータを駆動するための前記モータへの供給電圧が不足しているか否かを判定する判定部と、を備えたことを特徴とする。

これにより、供給電圧不足を瞬時に検出することが可能となり、脱調の発生を有効に防止することが可能となる。

具体的には例えば、前記判定部は、前記モータへの供給電圧が不足しているか否かの判定結果に基づいて前記回転速度が追従すべき回転速度指令値を調整する速度指令値調整部を備える。

これにより、脱調の発生を有効に防止することが可能となる。

本発明に係る第２のモータ制御装置は、永久磁石同期式のモータに供給されるモータ電流の励磁電流成分が励磁電流指令値に追従するように前記モータをベクトル制御するモータ制御装置において、前記モータの回転速度に応じて前記励磁電流指令値を導出する励磁電流指令値導出部と、前記励磁電流指令値に基づいて前記回転速度が追従すべき回転速度指令値を調整する速度指令値調整部と、を備えたことを特徴とする。

これによっても、脱調の発生を有効に防止することが可能となる。

そして具体的には例えば、第１又は第２のモータ制御装置において、前記速度指令値調整部は、前記励磁電流指令値と所定の判定閾値との比較結果に基づいて前記回転速度指令値を調整する。

より具体的には例えば、第１又は第２のモータ制御装置において、前記励磁電流指令値と前記判定閾値との比較によって、前記励磁電流指令値は互いに重複しない複数の数値範囲の何れかに分類され、前記複数の数値範囲は、通常範囲及び保護範囲を含み、前記速度指令値調整部は、前記励磁電流指令値が前記保護範囲内に入っているとき、前記回転速度が増加しないように或いは前記回転速度が減少するように前記回転速度指令値を調整する。

更に具体的には例えば、第１又は第２のモータ制御装置において、前記保護範囲は、更に、互いに重複しない第１及び第２保護範囲に分類され、前記第２保護範囲に属すべき値の絶対値は前記第１保護範囲のそれよりも大きく、前記速度指令値調整部は、前記励磁電流指令値が前記第１保護範囲内に入っているとき、前記回転速度が増加しないように前記回転速度指令値を調整する一方、前記励磁電流指令値が前記第２保護範囲内に入っているとき、前記回転速度が減少するように前記回転速度指令値を調整する。

また例えば、第１又は第２のモータ制御装置は、前記励磁電流指令値と前記判定閾値との比較結果に応じた信号を当該モータ制御装置の外部に対して出力する出力部を更に備えている。

本発明に係るモータ駆動システムは、永久磁石同期式のモータと、前記モータを駆動するための電圧を供給して前記モータを駆動するインバータと、前記インバータを介して前記モータをベクトル制御する、上記の何れかのモータ制御装置と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る圧縮機は、前記モータ駆動システムに備えられたモータの回転力を駆動源とする。

本発明によれば、供給電圧不足の検出又は脱調の発生防止に資するモータ制御装置、及び、そのモータ制御装置を利用したモータ駆動システム及び圧縮機を提供することが可能となる。

本発明の意義ないし効果は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。

以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。後に第１〜第３実施例を説明するが、まず、各実施例に共通する事項又は各実施例にて参照される事項について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るモータ駆動システムの概略ブロック図である。図１のモータ駆動システムは、モータ１と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）インバータ２と、モータ制御装置３と、を備える。

モータ１は、三相永久磁石同期モータであり、永久磁石を備えた回転子（図１において不図示）と３相分の電機子巻線を備えた固定子（図１において不図示）とを有している。モータ１は、埋込磁石同期モータに代表される突極機である。

ＰＷＭインバータ（以下、単にインバータという）２は、モータ１の回転子位置に応じてモータ１にＵ相、Ｖ相及びＷ相から成る三相交流電圧を供給する。このモータ１に印加される全体の電圧をモータ電圧（電機子電圧）Ｖ_aと呼び、インバータ２からモータ１に供給される全体の電流をモータ電流（電機子電流）Ｉ_aと呼ぶ。

モータ制御装置３は、検出されたモータ電流Ｉ_aなどを参照しつつ、所望のベクトル制御を実現するべく、インバータ回路２を介してモータ１を制御する。

図２は、モータ１の解析モデル図である。以下の説明において、電機子巻線とはモータ１に設けられているものを指す。図２には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子巻線固定軸が示されている。１ａは、モータ１の回転子に設けられた永久磁石である。永久磁石１ａが作る磁束の回転速度と同じ速度で回転する回転座標系において、永久磁石１ａが作る磁束の方向をｄ軸にとり、ｄ軸に対応する制御上の回転軸をγ軸とする。また、図示していないが、ｄ軸から電気角で９０度進んだ位相にｑ軸をとり、γ軸から電気角で９０度進んだ位相にδ軸をとる。実軸に対応する回転座標系はｄ軸とｑ軸を座標軸に選んだ座標系であり、その座標軸及び座標系をｄｑ軸及びｄｑ座標系と呼ぶ。制御上の回転座標系はγ軸とδ軸を座標軸に選んだ座標系であり、その座標軸及び座標系をγδ軸及びγδ座標系と呼ぶ。

ｄ軸及びｑ軸は回転しており、その回転速度をωで表す。γ軸及びδ軸も回転しており、その回転速度をω_eで表す。また、ｄｑ座標系において、Ｕ相の電機子巻線固定軸から見たｄ軸の角度（位相）をθにより表す。同様に、γδ座標系において、Ｕ相の電機子巻線固定軸から見たγ軸の角度（位相）をθ_eにより表す。ｄ軸とγ軸との軸誤差Δθは、Δθ＝θ―θ_eで表される。θ及びθ_eにて表される角度は、電気角における角度であり、それらは一般的に回転子位置又は磁極位置とも呼ばれる。ω及びω_eにて表される回転速度は、電気角における角速度である。

以下、θ又はθ_eによって表現される状態量を回転子位置と呼ぶこととし、ω又はω_eによって表される状態量を回転速度と呼ぶこととする。尚、状態量を物理量と読み替えることもできる。回転子位置及び回転速度を推定によって導出する場合、γ軸及びδ軸を制御上の推定軸と呼ぶことができる。

図３は、モータ１とインバータ２と直流電源４との接続関係を示す回路図である。モータ１は、永久磁石が設けられた回転子６と、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電機子巻線７ｕ、７ｖ及び７ｗが設けられた固定子７と、を備えている。電機子巻線７ｕ、７ｖ及び７ｗは、中性点を中心にＹ結線されている。

インバータ２は、Ｕ相用のハーフブリッジ回路、Ｖ相用のハーフブリッジ回路及びＷ相用のハーフブリッジ回路を備える。各ハーフブリッジ回路は、直列接続された一対のスイッチング素子を有し、各ハーフブリッジ回路に直流電源４からの直流の出力電圧が印加される。また、各スイッチング素子には、直流電源４の低電圧側から高電圧側に向かう方向を順方向とするフリーホイールダイオードが並列接続される。尚、図３では、各スイッチング素子として電界効果トランジスタが示されているが、それらをＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などに置き換えることもできる。

インバータ２は、モータ制御装置３から与えられた三相電圧指令値に基づいて各相に対するＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）を生成し、該ＰＷＭ信号をインバータ２内の各スイッチング素子の制御端子（ベース又はゲート）に与えることで、各スイッチング素子をスイッチング動作させる。モータ制御装置３からインバータ２に供給される三相電圧指令値は、Ｕ相電圧指令値ｖ_u ^*、Ｖ相電圧指令値ｖ_v ^*及びＷ相電圧指令値ｖ_w ^*から構成される。

直流電源４の出力電圧であるインバータ２への入力電圧は、インバータ２内の各スイッチング素子のスイッチング動作によって、ＰＷＭ変調（パルス幅変調）された三相交流電圧に変換される。該三相交流電圧がモータ１に印加されることによって、各電機子巻線（７ｕ、７ｖ及び７ｗ）に、三相交流電圧に応じた電流が流れてモータ１が駆動される。

電圧検出器５は、直流電源４の出力電圧であるインバータ２への入力電圧の電圧値を検出し、その検出値をモータ制御装置３に伝達する。検出された電圧値をＶ_Bにて表す。

モータ制御装置３は、基本的に、θとθ_eとが一致するようにベクトル制御を行う（図２参照）。但し、θとθ_eとを、意図的にずらすこともある。θとθ_eとが一致しているとき、ｄ軸及びｑ軸は夫々γ軸及びδ軸と一致する。

以下の記述において、モータ電圧Ｖ_aのγ軸成分及びδ軸成分を夫々γ軸電圧及びδ軸電圧と呼び、γ軸電圧又はγ軸電圧値を記号ｖγにて表すと共にδ軸電圧又はδ軸電圧値を記号ｖδにて表す。また、モータ電流Ｉ_aのγ軸成分及びδ軸成分を夫々γ軸電流及びδ軸電流と呼び、γ軸電流又はγ軸電流値を記号ｉγにて表すと共にδ軸電流又はδ軸電流値を記号ｉδにて表す。

γ軸電圧ｖγ及びδ軸電圧ｖδの目標値を表す電圧指令値を、それぞれγ軸電圧指令値ｖγ^*及びδ軸電圧指令値ｖδ^*により表す。γ軸電流ｉγ及びδ軸電流ｉδの目標値を表す電流指令値を、それぞれγ軸電流指令値ｉγ^*及びδ軸電流指令値ｉδ^*により表す。ｖγ^*はｖγの目標となる目標γ軸電圧とも呼べ、ｖδ^*はｖδの目標となる目標δ軸電圧とも呼べる。ｉγ^*はｉγの目標となる目標γ軸電流とも呼べ、ｉδ^*はｉδの目標となる目標δ軸電流とも呼べる。

モータ制御装置３は、γ軸電圧値ｖγ及びδ軸電圧値ｖδが夫々γ軸電圧指令値ｖγ^*及びδ軸電圧指令値ｖδ^*に追従するように、且つ、γ軸電流値ｉγ及びδ軸電流値ｉδが夫々γ軸電流指令値ｉγ^*及びδ軸電流指令値ｉδ^*に追従するように、ベクトル制御を行う。

モータ電圧Ｖ_aのＵ相成分、Ｖ相成分及びＷ相成分は、Ｕ相電圧指令値ｖ_u ^*、Ｖ相電圧指令値ｖ_v ^*及びＷ相電圧指令値ｖ_w ^*から成る三相電圧指令値に従う。

また、以下の記述において、Ｒ_aは、モータ抵抗（モータ１の電機子巻線の抵抗値）であり、Ｌ_d、Ｌ_qは、夫々ｄ軸インダクタンス（モータ１の電機子巻線のインダクタンスのｄ軸成分）、ｑ軸インダクタンス（モータ１の電機子巻線のインダクタンスのｑ軸成分）である。Φ_aは、永久磁石１ａによる電機子鎖交磁束である。尚、Ｒ_a、Ｌ_d、Ｌ_q及びΦ_aは、モータ駆動システムの製造時に定まる値であり、それらの値はモータ制御装置３の演算にて使用される。

尚、本明細書では、記述の簡略化上、記号（ｉγなど）のみの表記によって、その記号に対応する状態量などを表現している場合もある。即ち、本明細書では、例えば、「ｉγ」と「γ軸電流ｉγ」又は「γ軸電流値ｉγ」は同じものを指す。

＜＜第１実施例＞＞
まず、本発明の第１実施例について説明する。図４は、第１実施例に係るモータ駆動システムの詳細ブロック図である。図４のモータ駆動システムは、図１に示されるモータ１及びインバータ２と、図１のモータ制御装置３として機能するモータ制御装置３ａと、相電流センサ１１と、を備えている。モータ制御装置３ａは、符号１２〜２０及び３０にて参照される各部位を含んで構成される。モータ制御装置３ａ内の各部位は、モータ制御装置３ａ内で生成された各値を自由に利用可能となっている。尚、相電流センサ１１及び／又は速度指令作成部３１は、モータ制御装置３ａの内部に設けられているとも、モータ制御装置３ａの外部に設けられているとも、考えることができる。

第１実施例及び後述の第２実施例のモータ駆動システムを形成する各部位は、所定の制御周期にて自身が算出（又は検出）して出力する指令値（ω^*、ｉγ^*、ｉδ^*、ｖγ^*、ｖδ^*、ｖ_u ^*、ｖ_v ^*及びｖ_w ^*を含む）又は状態量（ｉ_u、ｉ_v、ｉγ、ｉδ、θ_e及びω_eを含む）を更新する。

第１実施例に係るモータ駆動システムは、ｄｑ軸を推定するものとする（即ち、γ軸及びδ軸が夫々ｄ軸及びｑ軸と一致するようにベクトル制御がなされる）。

相電流センサ１１は、インバータ２からモータ１に供給されるモータ電流Ｉ_aの固定軸成分であるＵ相電流及びＶ相電流の電流値を検出する。Ｕ相電流又はＵ相電流値をｉ_uにて表し、Ｖ相電流又はＶ相電流値をｉ_vにて表し、Ｗ相電流又はＷ相電流値をｉ_wにて表す。Ｗ相電流値ｉ_wは、関係式「ｉ_w＝−ｉ_u−ｉ_v」から算出される。ｉ_u、ｉ_v及びｉ_wは、モータ１の固定子における、Ｕ相の電機子巻線の電流値、Ｖ相の電機子巻線の電流値及びＷ相の電機子巻線の電流値である。

座標変換器１２は、回転子位置θ_eに基づいてＵ相電流値ｉ_u及びＶ相電流値ｉ_vをγδ軸上に座標変換することにより、γ軸電流値ｉγ及びδ軸電流値ｉδを算出して出力する。位置・速度推定器２０（以下、推定器２０と略記する）によって回転速度ω_e及び回転子位置θ_eが算出される。

速度指令作成部３１は、モータ１の回転子を所望の回転速度にて回転させるための回転速度指令値ω^*を作成する。第１実施例において、減算器１９は、速度指令作成部３１からの回転速度指令値ω^*より推定器２０からの回転速度ω_eを減算することによって両者間の速度偏差（ω^*−ω_e）を算出する。

速度制御部１７は、比例積分制御などを用いることによって、速度偏差（ω^*−ω_e）がゼロに収束するようにδ軸電流指令値ｉδ^*を算出して出力する。

磁束制御部１６は、γ軸電流指令値ｉγ^*を算出して出力する。ｉγ^*は、モータ駆動システムにて実行されるベクトル制御の種類や回転速度に応じて、様々な値をとりうる。本実施例では、ｄｑ軸を推定するため、ｄ軸電流をゼロとするための制御を行う場合はｉγ^*＝０とされる。また、最大トルク制御や弱め磁束制御を行う場合、ｉγ^*は回転速度ω_eに応じた負の値とされる。

減算器１４は、磁束制御部１６から出力されるγ軸電流指令値ｉγ^*より座標変換器１２から出力されるγ軸電流値ｉγを減算し、電流誤差（ｉγ^*−ｉγ）を算出する。減算器１３は、速度制御部１７から出力されるδ軸電流指令値ｉδ^*より座標変換器１２から出力されるδ軸電流値ｉδを減算し、電流誤差（ｉδ^*−ｉδ）を算出する。

電流制御部１５は、電流誤差（ｉγ^*−ｉγ）及び（ｉδ^*−ｉδ）が共にゼロに収束するように、比例積分制御などを用いた電流フィードバック制御を行う。この際、γ軸とδ軸との間の干渉を排除するための非干渉制御を利用し、（ｉγ^*−ｉγ）及び（ｉδ^*−ｉδ）が共にゼロに収束するようにγ軸電圧指令値ｖγ^*及びδ軸電圧指令値ｖδ^*を算出する。尚、ｖγ^*及びｖδ^*を算出するに当たり、ω_eやｉγ及びｉδも参照されうる。

座標変換器１８は、推定器２０から出力される回転子位置θ_eに基づいて電流制御部１５から与えられたｖγ^*及びｖδ^*を三相の固定座標軸上に座標変換することにより、三相電圧指令値（ｖ_u ^*、ｖ_v ^*及びｖ_w ^*）を算出して出力する。

インバータ２は、三相電圧指令値（ｖ_u ^*、ｖ_v ^*及びｖ_w ^*）に従ってＰＷＭ信号を作成し、このＰＷＭ信号に応じたモータ電流Ｉ_aをモータ１に供給してモータ１を駆動する。

推定器２０は、座標変換器１２からのｉγ及びｉδ並びに電流制御部１５からのｖγ^*及びｖδ^*の内の全部又は一部を用いて、比例積分制御などを行うことにより、ｄ軸とγ軸との間の軸誤差Δθ（図２参照）がゼロに収束するように回転子位置θ_e及び回転速度ω_eを推定する。回転子位置θ_e及び回転速度ω_eの推定手法として様々な手法が提案されている。公知の推定方法を用いて推定器２０を形成することが可能である。

図５に推定器２０の内部ブロック図の一例を示す。図５の推定器２０は、符号２１〜２３にて参照される各部位を備える。軸誤差推定部２１は、ｉγ、ｉδ、ｖγ^*及びｖδ^*に基づいて軸誤差Δθを算出する。例えば、特許第３４１１８７８号公報にも示されている下記式（１）を用いて、軸誤差Δθを算出する。比例積分演算器２２は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御を実現すべく、比例積分制御を行って軸誤差推定部２１が算出した軸誤差Δθがゼロに収束するように回転速度ω_eを算出する。積分器２３は、回転速度ω_eを積分して回転子位置θ_eを算出する。算出されたθ_e及びω_eは、その値を必要とするモータ制御装置３ａ内の各部位に与えられる。

インバータ２への入力電圧Ｖ_Bの低下に起因して、或いは、モータ１の高速回転による誘起電圧の上昇に起因して、インバータ２からモータ１に対して必要な電流を供給しきれなくなった場合、磁束制御部１６は、負のｄ軸電流による弱め磁束制御を行う（ｄ軸電流は、モータ電流Ｉ_aのｄ軸成分を表す）。負のｄ軸電流の供給は、モータ１の電機子巻線を鎖交する磁束のｄ軸成分を減少させるように作用する。本実施例では、ｄｑ軸の推定がなされるためｄ軸電流とγ軸電流は通常一致し、また、γ軸電流値ｉγはγ軸電流指令値ｉγ^*に追従するのであるから、負のγ軸電流指令値ｉγ^*は上記磁束のｄ軸成分を減少させるように作用し、その減少度合いは、負のγ軸電流指令値ｉγ^*の絶対値の増大に従って増大する。

弱め磁束制御の実行時において、磁束制御部１６は、例えば、特開２００６−２０４０５４号公報に記載の方法を用いてγ軸電流指令値ｉγ^*を算出する。具体的には例えば、下記式（２ａ）に従ってｉγ^*を算出する。尚、下記式（２ｂ）に従ってｉγ^*を算出することも可能であるし、一般的な弱め磁束制御用の電流指令値の算出式である下記式（２ｃ）に従ってｉγ^*を算出することも可能である。式（２ｂ）又は式（２ｃ）に従ってｉγ^*を算出する場合、座標変換器１２の出力値が適宜参照される。

Ｖ_omは誘起電圧Ｖ_Oに対する制限電圧を表す。誘起電圧Ｖ_Oは、モータ１の回転とモータ１のインダクタンス及び電機子鎖交磁束とによって発生する。制限電圧Ｖ_omの値は、インバータ２への入力電圧の検出値Ｖ_B（図３参照）に基づき、例えば特開２００６−２０４０５４号公報に記載の方法を用いて設定される。インバータ２への入力電圧が減少すれば制限電圧Ｖ_omも減少し、インバータ２への入力電圧が増加すれば制限電圧Ｖ_omも増加する。

電圧不足判定部３０は、ｉγ^*及びｉδ^*に従ってモータ１を駆動するためにインバータ２からモータ１に供給すべき電圧が不足しているか否かを、γ軸電流指令値ｉγ^*に基づいて判定する。ここで判定されるべき、電圧の不足を、以下、供給電圧不足と呼ぶ。モータ１に対する負荷トルクが増加した場合やインバータ２への入力電圧が減少した場合、供給電圧不足が発生する可能性が高まり、供給電圧不足生は、不足の程度及び負荷トルクの増加速度又は入力電圧の減少速度にも拠るが、モータ１の脱調を招く。

供給電圧不足の判定方法及び原理を、詳細に説明する。一般に、モータの定格運転範囲は図６に示されるような特性を有する。モータの定格運転範囲とは、モータを安全に駆動できる範囲を指し、モータ１も、図６の定格運転範囲に従う。図６の斜線領域がモータ１の定格運転範囲に対応する。図６において、横軸は回転速度を表し、縦軸はモータ１に作用させることが可能な負荷トルクを表す。回転速度が高くなると、モータ１内で発生する誘起電圧が上昇する。この上昇を無制限に許容すると供給電圧不足が発生するが、弱め磁束制御を実行することで誘起電圧の上昇に制限を加え、これによってモータ１の定格運転範囲を高速回転域まで拡大している。尚、図６及び後述の図７〜図９に示される各グラフにおいて、横軸の右側が回転速度の高速側に対応する。

図７のグラフは、所定の条件下において、モータ１の回転速度を変化させていった時のモータ電流Ｉ_aの電流値をプロットしたものである。図７において、折れ線２１０は、基本条件にてモータ１を駆動させた場合におけるモータ電流Ｉ_aの回転速度依存性を表す。基本条件におけるモータ１の駆動は、定格運転範囲内におけるモータ１の駆動である。基本条件には、インバータ２への入力電圧に対する条件及び負荷トルクに対する条件が含まれる。一方、折れ線２１１及び２１２は、定格運転範囲を逸脱する状態でモータ１を駆動させた場合におけるモータ電流Ｉ_aの回転速度依存性を表す。定格運転範囲を逸脱する状態では、供給電圧不足が発生している。折れ線２１１は、基本条件を基準として、モータ１が脱調する寸前までインバータ２への入力電圧を低下させた場合におけるそれを表し、折れ線２１２は、基本条件を基準として、モータ１が脱調する寸前まで負荷トルクを増大させた場合におけるそれを表す。

仮に、モータ電流Ｉ_aの電流値と対比すべき閾値を設定して両者間の大小関係に基づいて供給電圧不足の有無を検出しようとする場合、低速回転域では、折れ線２１０に対応する状態と折れ線２１１及び２１２に対応する状態とを区別できても、高速回転域では、その区別が困難又は不可能となる。図７にも見られるように、回転速度がω₁の時、全ての状態においてモータ電流Ｉ_aの電流値が閾値を下回るからである。このように、モータ電流Ｉ_aの電流値を参照するだけで、供給電圧不足を検出することは難しい。

図８のグラフは、所定の条件下において、モータ１の回転速度を変化させていった時のγ軸電流指令値ｉγ^*をプロットしたものである。図８において、折れ線２２０は、基本条件にてモータ１を駆動させた場合におけるγ軸電流指令値ｉγ^*の回転速度依存性を表す。基本条件におけるモータ１の駆動は、定格運転範囲内におけるモータ１の駆動である。基本条件には、インバータ２への入力電圧に対する条件及び負荷トルクに対する条件が含まれる。一方、折れ線２２１及び２２２は、定格運転範囲を逸脱する状態でモータ１を駆動させた場合におけるγ軸電流指令値ｉγ^*の回転速度依存性を表す。定格運転範囲を逸脱する状態では、供給電圧不足が発生している。折れ線２２１は、基本条件を基準として、モータ１が脱調する寸前までインバータ２への入力電圧を低下させた場合におけるそれを表し、折れ線２２２は、基本条件を基準として、モータ１が脱調する寸前まで負荷トルクを増大させた場合におけるそれを表す。

図８からも分かるように、ｉγ^*を参照すれば、折れ線２２０に対応する状態と折れ線２２１及び２２２に対応する状態とを一定の閾値によって容易に区別可能である。この原理に基づき、電圧不足判定部３０は、供給電圧不足が発生しているか否かをγ軸電流指令値ｉγ^*に基づいて判定する。

図８に示すようなグラフが得られる理由を補足説明する。インバータ２への入力電圧が低下すると、それに伴って供給電圧不足が発生しそうになる。この時、弱め磁束を発生させて供給電圧不足の発生を回避すべく、負のγ軸電流指令値ｉγ^*が設定される。入力電圧の低下度合いを増加すると、設定される負のγ軸電流指令値ｉγ^*の絶対値も増加し（式（２ａ）、（２ｂ）又は（２ｃ）の右辺第２項の値が減少し）、その低下度合いが大きすぎると供給電圧不足の発生を防ぎきれなくなる。この状態が折れ線２２１に対応する。

また、負荷トルクが増加すると、その負荷トルクに対応するトルクをモータに発生させるべく、より大きなδ軸電流ｉδが流れることとなり、これに伴ってより大きなモータ電圧Ｖ_aが必要となる。言うまでもないが、必要なモータ電圧Ｖ_aの増大は供給電圧不足の発生を招く方向に作用する。また、弱め磁束制御実行時におけるδ軸電流ｉδの増大は、ｖγ^*の増大を介して、負のγ軸電流指令値ｉγ^*の絶対値を増加させる方向に作用する（式（２ａ）、（２ｂ）又は（２ｃ）の右辺第２項の値を減少させる方向に作用する）。負荷トルクが大きくなりすぎると供給電圧不足の発生を防ぎきれなくなる。この状態が折れ線２２２に対応する。

具体的には、電圧不足判定部３０は、弱め磁束制御の実行時におけるγ軸電流指令値ｉγ^*と予め定められた負の判定閾値とを比較し、前者が後者より大きい場合には供給電圧不足が発生していないと判断する一方、前者が後者より小さい場合には供給電圧不足が発生していると判断する。判定閾値の個数を１以上とすることができる。今、判定閾値が第１判定閾値ＴＨ₁及び第２判定閾値ＴＨ₂を含んでいるとする。第１判定閾値ＴＨ₁及び第２判定閾値ＴＨ₂は、一定値である。電圧不足判定部３０は、γ軸電流指令値ｉγ^*と第１判定閾値ＴＨ₁及び第２判定閾値ＴＨ₂の夫々とを比較することによって、ｉγ^*が３つの数値範囲の何れに属するかを判断する。（ここで、０＞ｉγ^*且つ０＞ＴＨ₁＞ＴＨ₂）。本例において、３つの数値範囲は、互いに重複しない通常範囲、第１保護範囲及び第２保護範囲から成る。

図８のグラフに、第１判定閾値ＴＨ₁及び第２判定閾値ＴＨ₂に対応する直線を重畳したグラフを図９に示す。第１不等式「ｉγ^*≧ＴＨ₁」が成立する場合、ｉγ^*は通常範囲に属し、第２不等式「ＴＨ₁＞ｉγ^*≧ＴＨ₂」が成立する場合、ｉγ^*は第１保護範囲に属し、第３不等式「ＴＨ₂＞ｉγ^*」が成立する場合、ｉγ^*は第２保護範囲に属すると判断する。

ｉγ^*が何れの数値範囲に属しているかを表す信号が運転状態信号として電圧不足判定部３０から出力される。ｉγ^*が通常範囲に属している場合、電圧不足判定部３０は、供給電圧不足は発生していないと判断し、その旨を表す通常運転信号を運転状態信号として出力する。一方、ｉγ^*が第１保護範囲に属している場合、電圧不足判定部３０は、供給電圧不足が発生していると判断し、その旨を表す第１保護信号を運転状態信号として出力する。ｉγ^*が第２保護範囲に属している場合も、電圧不足判定部３０は、供給電圧不足が発生していると判断し、その旨を表す第２保護信号を運転状態信号として出力する。

電圧不足判定部３０からの運転状態信号は、図４の速度指令作成部３１に供給される。速度指令作成部３１は、運転状態信号が第１又は第２保護信号である時、自身が作成及び出力する回転速度指令値ω^*に制限を加える。具体的には、運転状態信号が第１保護信号である時、モータ１の回転速度（ω_e）が現時点の回転速度から増加しないように、回転速度指令値ω^*を作成する（即ち、回転速度指令値ω^*の増加が禁止される）。運転状態信号が第２保護信号である時、モータ１の回転速度（ω_e）が現時点の回転速度から減少するように、回転速度指令値ω^*を作成する（即ち、次回の回転速度指令値ω^*を現時点の回転速度指令値ω^*から減少させる）。供給電圧不足の発生時における回転速度の増加は脱調発生の危険性を増大させるため、回転速度の増加を禁止することによって又は回転速度を減少させることによって、脱調防止のための保護がなされる。尚、運転状態信号が通常運転信号である場合には、このような制限は加えられず、速度指令作成部３１は定格運転範囲内で任意の回転速度指令値ω^*を出力する。

また、ｉγ^*は所定の制御周期にて変動するため、運転状態信号に基づく回転速度指令値ω^*への制御が、モータ制御を不安定にする可能性がある。これを考慮し、磁束制御部１６から出力されるｉγ^*をローパスフィルタ（不図示）に入力することによってｉγ^*の高周波成分を除去し、その除去後のｉγ^*と判定閾値（ＴＨ₁及びＴＨ₂）との比較結果に基づいて、供給電圧不足の発生有無判定、運転状態信号の出力及びω^*の調整を行うようにしても良い。或いは、判定閾値（ＴＨ₁及びＴＨ₂）にヒステリシスを設けて、運転状態信号が短時間で変化しないようにしてもよい。つまり例えば、上記の第３不等式が成立していない状態から第３不等式が成立する状態に移行した時、第２保護信号を出力する一方で次回以降に用いる第２判定閾値ＴＨ₂を暫定的に正の方向に増大させる。この後、暫定的に値が増加したＴＨ₂を用いた第３不等式が不成立となれば、ＴＨ₂は本来の値に戻される。第１判定閾値ＴＨ₁に対しても同様である。

電圧不足判定部３０からの運転状態信号又は該運転状態信号に基づいて回転速度指令値ω^*に制限が加えられていることを表す信号は、モータ駆動システムの外部機器（不図示）に対して出力される。例えば、車載通信で一般的に利用されるＣＡＮ（Control Area Network）を介した通信又はシリアル通信などを用いて、その信号を外部機器に対して出力することにより、供給電圧不足の発生、脱調の可能性、脱調防止用の保護動作中である事などを外部機器に伝達する。また、モータ駆動システムのユーザに対し、運転状態信号に基づいて回転速度指令値ω^*に制限が加えられていることを報知するようにしてもよい。この報知の媒体は任意である。例えば、液晶ディスプレイパネルでの表示、ランプの発光を用いた視覚上の報知、及び／又は、スピーカ、ブザーからの音を利用した聴覚上の報知を用いることができる。

尚、判定閾値の個数を１つとする場合は、ｉγ^*と１つの判定閾値（ＴＨ₁、ＴＨ₂又はそれらの中間値）とを比較すれば足る。この場合において、前者が後者以上であるとき、電圧不足判定部３０は、ｉγ^*が通常範囲に属していて供給電圧不足は発生していないと判断し、その旨を表す通常運転信号を運転状態信号として出力する。一方、前者が後者未満である場合は、ｉγ^*が保護範囲に属していて供給電圧不足が発生していると判断し、その旨を表す保護信号を運転状態信号として出力する。この保護信号が出力されているとき、速度指令作成部３１は、モータ１の回転速度が現時点の回転速度から増加しないように、或いは、モータ１の回転速度が現時点の回転速度から減少するように、回転速度指令値ω^*を作成する。

上記の如くモータ駆動システムを構成することにより、供給電圧不足の発生有無を判定して脱調の発生を有効に防止することができる。

ここで、ｄ軸電流に対応するγ軸電流ｉγはγ軸電流指令値ｉγ^*に追従するのであるから、γ軸電流ｉγに基づいて供給電圧不足判定を行うことも考えられる。但し、γ軸電流ｉγは、比例積分制御などを用いたフィードバック制御の特性に応じた制御遅れを有してγ軸電流指令値ｉγ^*に追従するため、γ軸電流ｉγに基づいて供給電圧不足判定及び脱調防止処理を行ったのでは、その処理が間に合わず、脱調が発生する危険性が高まる。この危険性は、入力電圧の低下又は負荷トルクの増大が急峻であれば、より高くなる。これに対し、本実施例によるモータ駆動システムでは、そのような制御遅れを有さないγ軸電流指令値ｉγ^*を利用するため、供給電圧不足の判定及び脱調防止処理を瞬時に実行することが可能となる。

また、供給電圧不足の判定はｉγ^*と単純な閾値との比較によって実行されるため、判定処理負荷が軽微である。更に、１つの判定方法にて、入力電圧変動と負荷トルク変動の双方に対応することができる。

尚、供給電圧不足の発生時において、特開２００５−１５１６３５号公報に記載の方法の如くｄ軸電流指令値（ｄ軸電流目標値）を周期的に変動させると、ｑ軸電流が変動するため、かえって脱調を誘発する恐れがある。また、脱調が発生していない状態においては、モータへの電流供給能力に余力があるため、ｄ軸電流指令値（ｄ軸電流目標値）を周期的に変動させても供給電圧不足の発生状態と非発生状態との間でｑ軸電流に差異は生じないと考えられる。故に、特開２００５−１５１６３５号公報の方法を利用しても、供給電圧不足を検出することはできない。

＜＜第２実施例＞＞
次に、本発明の第２実施例について説明する。図１０は、第２実施例に係るモータ駆動システムの詳細ブロック図である。図１０のモータ駆動システムは、図１に示されるモータ１及びインバータ２と、図１のモータ制御装置３として機能するモータ制御装置３ｂと、相電流センサ１１と、を備えている。モータ制御装置３ｂは、符号１２〜２０及び３２にて参照される各部位を含んで構成される。モータ制御装置３ｂ内の各部位は、モータ制御装置３ｂ内で生成された各値を自由に利用可能となっている。尚、相電流センサ１１及び／又は速度指令作成部３１ａは、モータ制御装置３ｂの内部に設けられているとも、モータ制御装置３ｂの外部に設けられているとも、考えることができる。

第２実施例のモータ駆動システムは、第１実施例のモータ駆動システム（図４参照）から電圧不足判定部３０及び速度指定作成部３１を削除する一方で、それらの代わりに、速度指令調整部３２及び速度指定作成部３１ａを設けたものである。この相違点を除き、両モータ駆動システムの構成及び動作は同様である。従って、両モータ駆動システム間の相違点にのみ着目して第２実施例の説明を行う。特に記述しない内容に関しては、第１実施例の記述が第２実施例に対しても適用される。図４と図１０のブロック図は相違しているが、ｉγ^*に基づいてω^*が調整される点に関して、第１実施例と第２実施例は同じである。

速度指令作成部３１ａがモータ１の回転子を所望の回転速度にて回転させるための回転速度指令値を作成するが、この回転速度指令値は、速度指令調整部３２によって調整されうる。速度指令作成部３１ａから出力される回転速度指令値をω_O ^*にて表す。

速度指令調整部３２は、図４の電圧不足判定部３０と同じ機能を有する。即ち、弱め磁束制御実行時におけるγ軸電流指令値ｉγ^*と予め定められた負の判定閾値とを比較し、その比較結果に基づいて、減算器１９に与えるべき回転速度指令値を調整する機能を有する。第１実施例では、供給電圧不足の発生有無の判定を介して回転速度指令値が調整されるが、第２実施例では、ｉγ^*と判定閾値との比較結果に基づいて回転速度指令値が直接調整される。但し、速度指令調整部３２にて、供給電圧不足の発生有無の判定を実行しても構わない。

具体的には、速度指令調整部３２は、弱め磁束制御実行時におけるγ軸電流指令値ｉγ^*と予め定められた負の判定閾値とを比較し、前者が後者より大きい場合には速度指令作成部３１ａからのω_O ^*をそのままω^*として減算器１９に出力する一方、前者が後者より小さい場合には速度指令作成部３１ａからのω_O ^*に制限を加え、この制限後の回転速度指令値をω^*として減算器１９に出力する。第２実施例において、減算器１９は、速度指令調整部３２からのω^*より推定器２０からのω_eを減算することによって両者間の速度偏差（ω^*−ω_e）を算出及び出力する。

第１実施例と同様、判定閾値の個数を１以上とすることができる。第１実施例と同様、判定閾値が第１判定閾値ＴＨ₁及び第２判定閾値ＴＨ₂を含む場合を考える。この場合、速度指令調整部３２は、ｉγ^*とＴＨ₁及びＴＨ₂の夫々との比較結果に基づいて運転状態信号を出力すると共にω^*を調整する。尚、第１実施例で述べたように、ｉγ^*の高周波成分を除去してからこの比較を行ってもよいし、判定閾値にヒステリシスを設けてもよい。

この比較結果に基づいて実行される処理は、第１実施例と同じである。即ち、
第１不等式「ｉγ^*≧ＴＨ₁」が成立する場合は、ｉγ^*が通常範囲に属していると判断して、その旨を表す通常運転信号を運転状態信号として出力すると共にω_O ^*をそのままω^*として出力する。
第２不等式「ＴＨ₁＞ｉγ^*≧ＴＨ₂」が成立する場合は、ｉγ^*が第１保護範囲に属していると判断して、その旨を表す第１保護信号を運転状態信号として出力すると共にモータ１の回転速度（ω_e）が現時点の回転速度から増加しないように、回転速度指令値ω^*を作成する。従って、第２不等式が成立している状態において、今回のω_O ^*が前回のω_O ^*から減少した時はその減少に伴ってω^*も減少するが（即ち、今回においてω^*＝ω_O ^*とされるが）、今回のω_O ^*が前回のω_O ^*から増加したとしてもω^*は増加しない（即ち、今回のω^*の値は前回のω_O ^*の値とされる）。
第３不等式「ＴＨ₂＞ｉγ^*」が成立する場合は、ｉγ^*が第２保護範囲に属していると判断して、その旨を表す第２保護信号を運転状態信号として出力すると共にモータ１の回転速度（ω_e）が現時点の回転速度から減少するように、回転速度指令値ω^*を作成する。従って、第３不等式が成立している状態では、ω_O ^*に拘らず、ω^*が強制的に減少させられる。

速度指令調整部３２からの運転状態信号又は回転速度指令値ω^*に制限が加えられていることを表す信号は、第１実施例と同様、モータ駆動システムの外部機器（不図示）に対して出力される。

尚、判定閾値の個数を１つとする場合は、ｉγ^*と１つの判定閾値（ＴＨ₁、ＴＨ₂又はそれらの中間値）とを比較すれば足る。この場合において、前者が後者以上であるとき、速度指令調整部３２は、ｉγ^*が通常範囲に属していると判断して、その旨を表す通常運転信号を運転状態信号として出力すると共にω_O ^*をそのままω^*として出力する。一方、前者が後者未満であるときには、ｉγ^*が保護範囲に属していると判断して、その旨を表す保護信号を運転状態信号として出力すると共に、モータ１の回転速度が現時点の回転速度から増加しないように或いはモータ１の回転速度が現時点の回転速度から減少するように、回転速度指令値ω^*を作成する。

上記の如くモータ駆動システムを構成することにより、脱調の発生を有効に防止することができる。この際、第１実施例でも述べたように、脱調防止処理を瞬時に実行することが可能となる。また、脱調を防止するための処理は、ｉγ^*と単純な閾値との比較によって実行されるため、処理負荷が軽微である。更に、１つの処理にて、入力電圧変動と負荷トルク変動の双方に対応することができる。

＜＜第３実施例＞＞
第１及び第２実施例で示した各モータ駆動システムが適用される機器として、圧縮機３００を図１１に示す。図１１は、圧縮機３００の外観図である。第１又は第２実施例に係るモータ駆動システムが、圧縮機３００に設けられる。圧縮機３００は、モータ１の回転力（厳密には回転子６の回転力）を駆動源として冷媒ガス（不図示）の圧縮を行う。圧縮機３００の種類は任意である。例えば、圧縮機３００は、スクロール圧縮機、レシプロ圧縮機またはロータリ圧縮機である。

＜＜変形等＞＞
上述の実施形態の変形例または注釈事項として、以下に、注釈１〜注釈６を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。

［注釈１］
上述の実施形態では、回転速度ω_e及び回転子位置θ_eを推定によって導出しているが、回転子位置に応じた信号を出力する回転子位置センサ（ホール素子、レゾルバ等）の出力信号に基づいて、それらを導出するようにしてもよい。

［注釈２］
上述の実施形態では、相電流センサ１１を用いてＵ相電流ｉ_u及びＶ相電流ｉ_vを直接検出するようにしているが、インバータ２の電源側の直流電流（即ち、図３の直流電源４とインバータ２との間に流れる電流）に基づいて、それらを検出するようにしてもよい。

［注釈３］
上述の各種の指令値（ｉγ^*、ｉδ^*、ｖγ^*及びｖδ^*など）や状態量（ｉγ、ｉδなど）を含む、導出されるべき全ての値の導出手法は任意である。即ち、例えば、それらを、モータ制御装置（３ａ又は３ｂ）内での演算によって導出するようにしてもよいし、予め設定しておいたテーブルデータから導出するようにしてもよい。

［注釈４］
モータ制御装置（３ａ又は３ｂ）の機能の一部または全部は、例えば汎用マイクロコンピュータ等に組み込まれたソフトウェア（プログラム）を用いて実現される。ソフトウェアを用いてモータ制御装置を実現する場合、モータ制御装置の各部の構成を示すブロック図は機能ブロック図を表すこととなる。勿論、ソフトウェア（プログラム）ではなく、ハードウェアのみによって、或いは、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって、モータ制御装置を形成することも可能である。

［注釈５］
例えば、以下のように考えることができる。図４における電圧不足判定部３０は、供給電圧不足の発生有無を判定する機能と共に、運転状態信号の出力を介して速度指令作成部３１を制御することにより回転速度指令値ω^*を調整する速度指令値調整部としての機能を備える。更に、電圧不足判定部３０は、ｉγ^*と判定閾値との比較結果に応じた信号を外部機器に出力する出力部としての機能も備える。図１０に対応する第２実施例において、前記出力部の機能は速度指令調整部３２によって実現される。

δ軸電流ｉδ^*は、モータ１のトルクに関与する電流成分であるため、それを、モータ電流Ｉ_aのトルク電流成分と呼ぶことができる。γ軸電流ｉγ^*は、モータ１の固定子における電機子巻線の鎖交磁束を変化させるための電流成分（励磁電流成分）であるため、それを、モータ電流Ｉ_aの励磁電流成分と呼ぶことができる。これに対応して、δ軸電流指令値ｉδ^*及びγ軸電流指令値ｉγ^*を夫々トルク電流指令値及び励磁電流指令値と呼ぶことができる。

［注釈６］
本明細書等において下記の点に留意すべきである。上記の数ｊ（ｊは１以上の整数）と表記した墨付きかっこ内の式（式（１）等）の記述又は図面において、所謂下付き文字として表記されているギリシャ文字（γ及びδ等）は、それらの墨付きかっこ外において、下付き文字でない標準文字として表記されうる。このギリシャ文字の下付き文字と標準文字との相違は無視されるべきである。

本発明の実施形態に係るモータ駆動システムの概略ブロック図である。 図１に示されるモータの解析モデル図である。 モータ、インバータ及び直流電源の接続関係を示す回路図である。 本発明の第１実施例に係るモータ駆動システムの詳細ブロック図である。 図４の位置・速度推定器の内部ブロック図である。 モータの定格運転範囲を示すグラフである。 様々な条件下におけるモータ電流の回転速度依存性を示すグラフである。 様々な条件下におけるγ軸電流指令値の回転速度依存性を示すグラフである。 図８のグラフに、γ軸電流指令値と比較されるべき判定閾値の直線を重畳した図である。 本発明の第２実施例に係るモータ駆動システムの詳細ブロック図である。 本発明の第３実施例に係り、図４又は図１０のモータ駆動システムが適用される圧縮機の外観図である。 従来のモータ駆動システムのブロック図である。

符号の説明

１ モータ
１ａ 永久磁石
２ インバータ
３ モータ制御装置
４ 直流電源
５ 電圧検出器
６ 回転子
７ 固定子
１６ 磁束制御部
３０ 電圧不足判定部
３２ 速度指令調整部

Claims (9)

1. 永久磁石同期式のモータに供給されるモータ電流の励磁電流成分が励磁電流指令値に追従するように前記モータをベクトル制御するモータ制御装置において、
   前記モータの回転速度に応じて前記励磁電流指令値を導出する励磁電流指令値導出部と、
   前記励磁電流指令値に基づいて、前記モータを駆動するための前記モータへの供給電圧が不足しているか否かを判定する判定部と、を備えた
   ことを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記判定部は、前記モータへの供給電圧が不足しているか否かの判定結果に基づいて前記回転速度が追従すべき回転速度指令値を調整する速度指令値調整部を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 永久磁石同期式のモータに供給されるモータ電流の励磁電流成分が励磁電流指令値に追従するように前記モータをベクトル制御するモータ制御装置において、
   前記モータの回転速度に応じて前記励磁電流指令値を導出する励磁電流指令値導出部と、
   前記励磁電流指令値に基づいて前記回転速度が追従すべき回転速度指令値を調整する速度指令値調整部と、を備えた
   ことを特徴とするモータ制御装置。
4. 前記速度指令値調整部は、前記励磁電流指令値と所定の判定閾値との比較結果に基づいて前記回転速度指令値を調整する
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記励磁電流指令値と前記判定閾値との比較によって、前記励磁電流指令値は互いに重複しない複数の数値範囲の何れかに分類され、
   前記複数の数値範囲は、通常範囲及び保護範囲を含み、
   前記速度指令値調整部は、前記励磁電流指令値が前記保護範囲内に入っているとき、前記回転速度が増加しないように或いは前記回転速度が減少するように前記回転速度指令値を調整する
   ことを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
6. 前記保護範囲は、更に、互いに重複しない第１及び第２保護範囲に分類され、
   前記第２保護範囲に属すべき値の絶対値は前記第１保護範囲のそれよりも大きく、
   前記速度指令値調整部は、前記励磁電流指令値が前記第１保護範囲内に入っているとき、前記回転速度が増加しないように前記回転速度指令値を調整する一方、前記励磁電流指令値が前記第２保護範囲内に入っているとき、前記回転速度が減少するように前記回転速度指令値を調整する
   ことを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
7. 前記励磁電流指令値と前記判定閾値との比較結果に応じた信号を当該モータ制御装置の外部に対して出力する出力部を更に備えた
   ことを特徴とする請求項４〜請求項６の何れかに記載のモータ制御装置。
8. 永久磁石同期式のモータと、
   前記モータを駆動するための電圧を供給して前記モータを駆動するインバータと、
   前記インバータを介して前記モータをベクトル制御する、請求項１〜請求項７の何れかに記載のモータ制御装置と、を備えた
   ことを特徴とするモータ駆動システム。
9. 請求項８に記載のモータ駆動システムに備えられたモータの回転力を駆動源とする圧縮機。

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