JP2018148678A - Motor controller and air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ制御装置及び空気調和装置に関する。 The present invention relates to a motor control device and an air conditioner.
従来からインバータを制御してモータを駆動するモータ制御装置が知られている。永久磁石によって界磁磁束を得るモータでは、回転数が上がるにつれて逆起電力が増加するため、ある回転数を超えると電機子電流・磁束の低下によりトルクが急激に低下してしまう。このようなトルクの低下を防ぐために、高回転域で印加電圧を弱める弱め磁束制御（弱め界磁制御）を行うモータ制御装置が、例えば、特許文献１に開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a motor control device that drives an motor by controlling an inverter is known. In a motor that obtains a field magnetic flux by a permanent magnet, the counter electromotive force increases as the rotational speed increases. Therefore, when the rotational speed exceeds a certain rotational speed, the torque rapidly decreases due to a decrease in armature current and magnetic flux. In order to prevent such a decrease in torque, for example,
弱め磁束制御として、弱め磁束制御の理論式に従って、回転数指令に応じて算出されたｑ軸電流指令値に対応したｄ軸電流指令値を決定・出力する手法がある。しかしながら、図１０（ａ）に示すように、算出されたｑ軸電流指令値にバラツキ（ΔＩｑ＊参照）が生じると、弱め磁束制御の理論式（曲線Ｃ２を表す式）に従って算出されるｄ軸電流指令値に予期せぬ変動（ΔＩｄ＊参照）が生じる。 As the flux weakening control, there is a method of determining and outputting a d-axis current command value corresponding to the q-axis current command value calculated according to the rotational speed command in accordance with the theoretical formula of the flux-weakening control. However, as shown in FIG. 10A, if variation (see ΔIq *) occurs in the calculated q-axis current command value, the d-axis calculated according to the theoretical formula (formula representing the curve C2) of the flux-weakening control. Unexpected fluctuations (see ΔId *) occur in the current command value.
また、弱め磁束制御の理論式は、変数として最大電圧Ｖａｍ（モータの端子電圧の上限値）とモータの回転速度ωを含むため、当該理論式に基づいて算出されるｄ軸電流指令値はこれらの変数にも依存する。このため、図１０（ｂ）に示すように、最大電圧Ｖａｍや回転速度ωの入力値にバラツキが生じることによっても、弱め磁束制御理論に従って算出されるｄ軸電流指令値に予期せぬ変動（ΔＩｄ＊参照）が生じる。 Further, since the theoretical formula of the flux weakening control includes the maximum voltage Vam (the upper limit value of the motor terminal voltage) and the motor rotation speed ω as variables, the d-axis current command value calculated based on the theoretical formula is It depends on the variable of. For this reason, as shown in FIG. 10 (b), unexpected fluctuations in the d-axis current command value calculated according to the flux-weakening control theory (even if variations occur in the input values of the maximum voltage Vam and the rotational speed ω) ΔId *) occurs.
これらの要因により、算出されるｄ軸電流指令値にモータの安定動作が困難となる程の変動が生じる可能性がある。 Due to these factors, there is a possibility that the calculated d-axis current command value may fluctuate so that stable operation of the motor becomes difficult.
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、モータを安定して動作させることができるモータ制御装置及び空気調和装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said actual condition, and it aims at providing the motor control apparatus and air conditioning apparatus which can operate a motor stably.
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るモータ制御装置は、
モータの目標回転速度に応じて決定したｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に従いインバータを介して前記モータを駆動するモータ制御装置であって、
決定されたｑ軸電流指令値を取得し、取得したｑ軸電流指令値に基づいてｄ軸電流指令値を決定するｄ軸電流制御手段と、
前記モータを弱め磁束制御により駆動するか否かを判別する判別手段と、を備え、
前記ｄ軸電流制御手段は、前記判別手段が前記モータを弱め磁束制御により駆動すると判別した場合であっても、所定条件下においては、取得したｑ軸電流指令値に関わらない所定値にｄ軸電流指令値を決定し、
前記所定値は、前記モータが電圧飽和しない値である。
In order to achieve the above object, a motor control device according to a first aspect of the present invention includes:
A motor control device that drives the motor via an inverter according to a d-axis current command value and a q-axis current command value determined according to a target rotational speed of the motor,
D-axis current control means for acquiring the determined q-axis current command value and determining the d-axis current command value based on the acquired q-axis current command value;
Discriminating means for discriminating whether or not the motor is driven by weakening magnetic flux control,
The d-axis current control means sets the d-axis to a predetermined value that is not related to the acquired q-axis current command value under a predetermined condition even when the determination means determines that the motor is weakened and driven by magnetic flux control. Determine the current command value,
The predetermined value is a value at which the motor does not saturate.
また、前記モータ制御装置は、前記モータの回転速度変動を抑制するためにｑ軸電流指令値を補正する補正手段を備え、
前記ｄ軸電流制御手段は、前記所定条件として、前記補正手段がｑ軸電流指令値を補正した場合に、ｄ軸電流指令値を前記所定値に決定してもよい。
In addition, the motor control device includes a correction unit that corrects the q-axis current command value in order to suppress the rotational speed fluctuation of the motor.
The d-axis current control unit may determine the d-axis current command value as the predetermined value when the correction unit corrects the q-axis current command value as the predetermined condition.
また、前記所定値は、電流制限曲線と弱め磁束制御理論に従う曲線との交点に応じた値であってもよい。 Further, the predetermined value may be a value corresponding to an intersection of a current limit curve and a curve according to a flux-weakening control theory.
また、前記ｄ軸電流制御手段は、ｄ軸電流指令値を前記所定値に決定すると、ｄ軸電流指令値を現在値から前記所定値まで徐々に変化させてもよい。 The d-axis current control means may gradually change the d-axis current command value from the current value to the predetermined value when the d-axis current command value is determined to be the predetermined value.
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る空気調和装置は、
前記モータ制御装置と、
前記インバータと、前記モータと、前記モータによって駆動されるコンプレッサと、前記コンプレッサにより圧縮された冷媒を利用して室温を調整する空調部と、を備える。
In order to achieve the above object, an air conditioner according to a second aspect of the present invention includes:
The motor control device;
The inverter, the motor, a compressor driven by the motor, and an air conditioning unit that adjusts the room temperature using the refrigerant compressed by the compressor.
本発明によれば、モータを安定して動作させることができる。 According to the present invention, the motor can be stably operated.
本発明に係るモータ制御装置及び空気調和装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、空気調和装置１は、制御部１０と、インバータ２０と、モータ３０と、コンプレッサ４０と、電源５０と、シャント抵抗１９と、電流センサ３５ｖ，３５ｗと、空調部６０と、を備える。
An embodiment of a motor control device and an air conditioner according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the
電源５０は、図示しない商用電源から直流電圧を生成し、生成された直流電圧をインバータ２０に印加する。
The
シャント抵抗１９は、過電流検出のために、電源５０とインバータ２０との間の接続線に介挿されている。シャント抵抗１９は、この接続線に流れる電流を検出する電流検出信号Ｓｐ１をインバータ２０に出力する。
The
インバータ２０は、制御部１０からのＰＷＭ信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗに基づき、電源５０から供給された直流電流を、３相、すなわちＵ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに変換し、その変換した交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをモータ３０に供給する。インバータ２０は、例えば、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）から構成されている。インバータ２０は、シャント抵抗１９からの電流検出信号Ｓｐ１を受けて過電流の有無を表す過電流検知信号Ｓｐ２を制御部１０に出力する。
The
モータ３０は、３相ブラシレスモータである。モータ３０は、インバータ２０から交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを受けることで回転し、これによりコンプレッサ４０を駆動する。
The
電流センサ３５ｖは、モータ３０に流れるＶ相の電流Ｉｖの値を検出し、検出値を示す信号を制御部１０に出力する。電流センサ３５ｗは、モータ３０に流れるＷ相の電流Ｉｗの値を検出し、検出値を示す信号を制御部１０に出力する。電流センサ３５ｖ、３５ｗの各々は、例えば、ＣＴ（変流器）センサ又はホール素子から構成されている。
The
コンプレッサ４０は、モータ３０により駆動されることで、吸入した冷媒を圧縮し、その圧縮した冷媒を排出する。コンプレッサ４０の具体的構成については後述する。
The
空調部６０は、コンプレッサ４０により圧縮された冷媒を利用して室内温度を調整する。詳しくは、空調部６０は、室内空気と熱交換する室内用熱交換器６３と、室外空気と熱交換する室外用熱交換器６４と、冷媒の減圧を行う膨張弁６５と、コンプレッサ４０により圧縮された冷媒の流路を室外用熱交換器６４及び室内用熱交換器６３の何れかに切り替える四方弁６６と、を備える。
The
冷房運転時について説明すると、四方弁６６は、コンプレッサ４０により圧縮された冷媒を室外用熱交換器６４に送り込む。室外用熱交換器６４は、冷房運転時には冷媒を冷却するガスクーラとして機能し、室外空気と冷媒との間で熱交換させることで冷媒の熱を室外に排出する。その後、この冷媒は、膨張弁６５で減圧膨張されたうえで室内用熱交換器６３に送られる。室内用熱交換器６３は、冷房運転時には蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させることで室内空気と冷媒との間で熱交換させ、室内空気の温度を低下させる。これにより、室内温度の調整を図る。そして、室内用熱交換器６３を経た冷媒は、四方弁６６を介してコンプレッサ４０に戻る。
Explaining the cooling operation, the four-
暖房運転時について説明すると、四方弁６６は、コンプレッサ４０により圧縮された冷媒を室内用熱交換器６３に送り込む。室内用熱交換器６３は冷媒を冷却するガスクーラとして機能し、室内空気と冷媒との間で熱交換させることで、室内空気の温度を上昇させる。これにより、室内温度の調整を図る。そして、膨張弁６５は、室内用熱交換器６３を経た冷媒を減圧膨張させたうえで室外用熱交換器６４に送り込む。室外用熱交換器６４は、蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させることで室外空気と冷媒との間で熱交換させる。その後、四方弁６６は、熱交換された冷媒をコンプレッサ４０に戻す。
Explaining the heating operation, the four-
コンプレッサ４０は、本例では、シングルロータリー式で、スライドベーン型のコンプレッサである。詳しくは、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、コンプレッサ４０は、円筒状のシリンダ４１と、モータ３０によりシリンダ４１内を偏心回転する円柱状の一つのロータ４２と、ロータ４２の偏心回転に伴いシリンダ４１内を吸入室４６ａ及び圧縮室４６ｂに区切るベーン４３と、を備える。
In this example, the
ベーン４３は、シリンダ４１の周壁を貫通しており、その先端はシリンダ４１の内部に位置する。ベーン４３は、図示しないばね等の付勢部材により先端がロータ４２の周面に圧接する。シリンダ４１には、ベーン４３を挟んで位置する排出口４１ｏ及び吸入口４１ｉが形成される。吸入口４１ｉは冷媒をシリンダ４１内に吸入するための孔である。排出口４１ｏは圧縮した冷媒をシリンダ４１内から排出するための孔である。排出口４１ｏには、排出口４１ｏを開閉する排出弁４７ｏが設けられている。吸入口４１ｉには、吸入口４１ｉを開閉する吸入弁４７ｉが設けられている。ロータ４２は、モータ３０の回転に伴い、自転しつつ、シリンダ４１の内周面に沿って公転する。
The
図２（ａ）に示すように、モータ３０の角度θが０°にあるとき、ロータ４２はベーン４３の先端をシリンダ４１の内周面に一致させる位置まで退避させる。このとき、シリンダ４１内には吸入された冷媒が充填されている。
図２（ｂ）に示すように、吸入弁４７ｉが開いた状態で、かつ排出弁４７ｏが閉じた状態で、モータ３０の角度θが１２０°まで回転すると、ロータ４２がシリンダ４１の内周面に沿って図中の反時計回りに１２０°回転する。この際、吸入室４６ａ内に吸入口４１ｉを介して冷媒が吸入されるとともに、圧縮室４６ｂ内の冷媒は圧縮される。図２（ｃ）に示すように、さらにモータ３０の角度θが１８０°まで回転すると、圧縮室４６ｂ内の冷媒がさらに圧縮されることで冷媒の温度は上昇する。図２（ｄ）に示すように、モータ３０の角度θが２４０°程度まで回転すると、圧縮室４６ｂ内の圧力が高まることで排出弁４７ｏが開く。これにより、圧縮された冷媒は排出される。
As shown in FIG. 2A, when the angle θ of the
As shown in FIG. 2B, when the angle θ of the
このように、モータ３０が１回転する間に、コンプレッサ４０は、吸入、圧縮及び排出を行う。このため、図３のグラフに示すように、モータ３０の負荷トルクは、モータ３０の１回転の間に大きく変動する。この負荷トルクの変動をトルク脈動とも呼ぶ。このトルク脈動は、各種コンプレッサのなかでもスライドベーン型のコンプレッサにおいて顕著に発生する。また、図３に例示するように、空気調和装置１における動作負荷等により、それぞれ異なる負荷トルクの変動パターンＡ１〜Ａ３となる。この例では、変動パターンＡ１は、変動パターンＡ２，Ａ３よりも動作負荷が大きく、変動パターンＡ２は、変動パターンＡ３よりも動作負荷が大きい。変動パターンＡ１〜Ａ３は、それぞれ負荷トルクが最大となるピーク値が異なるとともに、ピーク値をとるモータ３０の角度θであるピーク位置が異なる。トルク脈動による変動パターンは、この変動パターンＡ１〜Ａ３に限らず、コンプレッサ４０の吐出圧及び吸入圧、コンプレッサ４０の経年変化等の種々の要因により無数に存在する。
In this manner, the
図１に示す制御部１０は、インバータ２０を介してモータ３０の動作を制御するものであり、マイクロコンピュータから構成され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有する。ＲＯＭは、ＣＰＵの処理手順を規定する動作プログラム（後述のｄ軸電流制御処理を実行するためのプログラムを含む）やテーブルデータなどの固定データを予め記憶する。ＲＡＭは、各種の演算結果などを一時的に記憶する。例えば、ＲＡＭには、後述のｄ軸電流制御処理における判別結果や決定結果を示すデータなどが記憶される。
A
制御部１０は、機能部として、運転指令部１１と、モータ制御部１２とを備える。
運転指令部１１は、例えばユーザによるリモコンの操作に応じて空気調和装置１の運転を指令する。運転指令部１１は、例えば、図示しないセンサにより取得される室内温度及び室外温度、ユーザにより設定される目標温度に基づきモータ３０の目標回転速度ω０（回転数指令）を演算し、演算した目標回転速度ω０をモータ制御部１２に出力する。
The
The
モータ制御部１２は、ベクトル制御によりモータ３０を制御する。
図４に示すように、モータ制御部１２は、機能部として、３相電流演算部１２１と、電流変換部１２２と、位置推定部１２３と、速度制御部１２４と、ｄ軸電流制御部１２５と、電流制御部１２６と、電圧変換部１２７と、ＰＷＭ信号生成部１２８と、トルク制御部１３と、を備える。
The
As shown in FIG. 4, the
３相電流演算部１２１は、電流センサ３５ｖ、３５ｗを通じてＶ相、Ｗ相の電流Ｉｖ，Ｉｗの値を取得する。そして、３相電流演算部１２１は、その取得した電流Ｉｖ，Ｉｗの値に基づき、３相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの和がゼロとなることを利用してＵ相の電流Ｉｕの値を演算する。この際、３相電流演算部１２１は、例えば、複数回にわたって電流Ｉｖ，Ｉｗの値を取得し、その平均値をとる。また、３相電流演算部１２１は、例えば、インバータ２０からの過電流検知信号Ｓｐ２に基づき過電流が発生しているときにはそのときの電流Ｉｖ，Ｉｗの値を含めずに平均値をとる。
The three-phase
電流変換部１２２は、３相電流演算部１２１によって演算された３相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを２相のｑ軸電流Ｉｑとｄ軸電流Ｉｄに座標変換する。なお、ｑ軸電流Ｉｑはモータ３０のトルク成分であり、ｄ軸電流Ｉｄはモータ３０の磁束成分である。
The
位置推定部１２３は、電流変換部１２２により変換されたｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄと、後述する電流制御部１２６により演算されるｑ軸電圧指令値Ｖｑ及びｄ軸電圧指令値Ｖｄとに基づき、モータ３０の角度θ（回転位置）を推定する。また、位置推定部１２３は、推定されたモータ３０の角度θを微分することで回転速度情報であるモータ３０の回転速度ω（回転数）を推定する。
The
速度制御部１２４は、モータ３０の回転速度ωを運転指令部１１からの目標回転速度ω０に一致させるべくｑ軸電流指令値Ｉｑ＊（目標となるｑ軸電流）を演算するフィードバック制御を行う。例えば、速度制御部１２４は、目標回転速度ω０と回転速度ωとの偏差ωｅ（ωｅ＝ω０−ω）を求める。そして、速度制御部１２４は、偏差ωｅに基づくＰＩ制御により、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を、Ｉｑ＊＝ｋ１・ωｅ＋ｋ２∫ωｅｄｔにより求める。なお、ｋ１は比例要素のフィードバックゲインであり、ｋ２は積分要素のフィードバックゲインである。また、速度制御部１２４が行うフィードバック制御は、ＰＩ制御に限られず、Ｐ（比例）、Ｉ（積分）、Ｄ（微分）のうち少なくともいずれかを用いた制御であってもよい。
The
トルク制御部１３は、位置推定部１２３が推定した回転速度ωと、電流変換部１２２により変換されたｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄとに基づき、トルク補正電流Ｉｑ＊’を演算する。加算器１４は、このトルク補正電流Ｉｑ＊’と、速度制御部１２４によって演算されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とを加算する。これにより補正後のｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’が演算される。このトルク補正電流Ｉｑ＊’は、トルク脈動による負荷変動に関わらずモータ３０の回転速度ωを安定させる値に設定される。
The
この実施形態では、後述するように、トルク制御部１３によるトルク制御（ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の補正）が行われる場合と行われない場合がある。トルク制御部１３によるトルク制御が行われない場合は、後述するようにトルク補正電流Ｉｑ＊’は０（Ｉｑ＊’＝０）となり、加算器１４から出力されるｑ軸電流値Ｉｑ＊’’は、速度制御部１２４によって演算されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊そのままの値となる。トルク制御部１３の具体的な構成及び処理内容については後述する。
In this embodiment, as will be described later, torque control (correction of the q-axis current command value Iq *) by the
ｄ軸電流制御部１２５は、加算器１４から出力されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’に応じてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を決定し、電流制御部１２６に出力する。また、ｄ軸電流制御部１２５は、位置推定部１２３が推定した回転速度ωを取得するとともに、図示せぬ電圧センサから最大電圧Ｖａｍ（モータ３０の端子電圧の上限値）を取得する。これらの回転速度ωと最大電圧Ｖａｍもｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の決定に用いられる。
The d-axis
詳細には、ｄ軸電流制御部１２５は、条件に応じて、下記の第１〜第３制御モードのいずれかを選択し、選択したモードに応じた手法（下記（数１）〜（数３）の式に基づく手法）でｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を算出する。ｄ軸電流制御部１２５は、予めＲＯＭ内に記憶されている、下記（数１）〜（数３）の式を示すデータやテーブルを用いて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を算出する。以下に、第１〜第３制御モードについて説明する。
Specifically, the d-axis
（第１制御モード：最大トルク制御）
モータ３０の駆動開始時には、ｄ軸電流制御部１２５は、加算器１４から取得したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’と下記（数１）式に基づき、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を算出する。これにより、第１制御モードとしての最大トルク制御が実行される。最大トルク制御では、下記（数１）式が表す最大トルク制御曲線Ｃ１（図８参照）に従って、電流ベクトルを最小の電流で最大のトルクが得られるように制御する。なお、Ｋ１は、Ｋ１＝Ｋｆ／｛２（ρ−１）｝により求められる係数であり、Ｋｆは、Ｋｆ＝Ψ／Ｌｄにより求められる係数である。ρは突極係数（ρ＝Ｌｑ／Ｌｄ）、Ｌｑ，Ｌｄはｑ，ｄ軸電機子自己インダクタンス、Ψは磁束鎖交数である。また、下記（数１）における「Ｉｑ」は加算器１４から取得するｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’に、「Ｉｄ」はｄ軸電流制御部１２５が算出するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に相当する。
(First control mode: Maximum torque control)
At the start of driving of the
ｄ軸電流制御部１２５は、モータ３０の誘起電圧が印加電圧に達していない場合（電圧飽和が生じていない場合）、（数１）式によりｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を算出し、最大トルク制御を実行する。具体的には、ｄ軸電流制御部１２５は、位置推定部１２３から取得した回転速度ωが、モータ３０が電圧飽和状態となる場合に相当する切替回転数ω１未満である場合に、最大トルク制御を実行する。なお、切替回転数ω１は、モータ３０の負荷により変動する。一方、ｄ軸電流制御部１２５は、回転速度ωが切替回転数ω１以上となった場合に、誘起電圧の増加によりトルクが低下してしまうことを防ぐために印加電圧を弱める、第２制御モードとしての弱め磁束制御を行う。
When the induced voltage of the
（第２制御モード：弱め磁束制御）
ｄ軸電流制御部１２５は、弱め磁束制御実行時には、加算器１４から取得したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’と、モータ３０の端子電圧の上限値Ｖａｍと、下記（数２）式とに基づき、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を算出する。弱め磁束制御では、下記（数２）が表す弱め磁束制御曲線（電圧制限曲線）Ｃ２（図８参照）に従ってモータ３０が電圧飽和しないように電流ベクトルを制御する。なお、下記（数２）における「Ｉｑ」は加算器１４から取得するｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’に、「Ｉｄ」はｄ軸電流制御部１２５が算出するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に相当する。
(Second control mode: magnetic flux weakening control)
The d-axis
（第３制御モード）
ｄ軸電流制御部１２５は、弱め磁束制御を実行する期間においても、トルク制御部１３によりトルク制御が実行されている場合は、第３制御モードとして、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を、加算器１４から取得するｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’に関わらない所定値に決定する。なお、ｄ軸電流制御部１２５は、後述するトルク制御実行中フラグを参照することで、現在、トルク制御が実行されているか否かを判別する。
第３制御モードでは、ｄ軸電流制御部１２５は、上記（数２）式を表す弱め磁束制御曲線Ｃ２と、下記（数３）式を表す電流制限曲線Ｃ３との交点Ｎ２に応じた値Ｉ２をｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に決定する。なお、Ｉａｍはモータ３０の電機子電流の制限値であり、モータ３０の定格電流あるいはインバータ２０の最大出力電流によって決まる値である。このため、電流制限曲線Ｃ３と弱め磁束制御曲線Ｃ２との交点Ｎ２は、電流制限の下で弱め磁束制御時の発生トルクが最大となる電流ベクトルを表すことになる。
(Third control mode)
The d-axis
In the third control mode, the d-axis
具体的には、ｄ軸電流制御部１２５は、（数２）式と（数３）式との一方のＩｑを他方に代入することで得られるＩｑに依存しない関数に、最大電圧Ｖａｍと回転数ωを代入することで得られるＩｄの値を、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に決定する。なお、この際、式中のωには、位置推定部１２３が推定した回転速度ωではなく、運転指令部１１が出力した目標回転速度ω０を代入する。
Specifically, the d-axis
以上から分かるように、第２制御モードでは、弱め磁束制御曲線Ｃ２を表す（数２）式に従って、入力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’に応じた値をｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に決定する一方で、第３制御モードでは、入力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’に関わらず、前記の所定値Ｉ２をｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に決定する。このように第３制御モード時に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を、入力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’に関わらない所定値とする理由は、後述するトルク制御部１３によるトルク制御が行われると、理論上はｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’がバラツク要因とはならないが、実際にはｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’のバラツキが生じ易いためである。また、当該所定値をＩ２とする理由は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を、電流制限の下で弱め磁束制御時の発生トルクが最大となる交点Ｎ２に応じた値とすれば、入力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’によらず、弱め磁束効果を発揮できるからである。なお、第３制御モード時に決定されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、交点Ｎ２に応じたＩ２に限られず、後の変形例で述べるように、モータ３０が電圧飽和しない値であれば、任意である。
As can be seen from the above, in the second control mode, a value corresponding to the input q-axis current command value Iq * '' is set to the d-axis current command value Id * according to the equation (2) representing the flux-weakening control curve C2. On the other hand, in the third control mode, the predetermined value I2 is determined as the d-axis current command value Id * regardless of the input q-axis current command value Iq * ''. Thus, in the third control mode, the reason why the d-axis current command value Id * is set to a predetermined value that is not related to the input q-axis current command value Iq * '' is that torque control by the
図４に戻って、電流制御部１２６は、現在のｑ軸電流Ｉｑをｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’に一致させるためのｑ軸電圧指令値Ｖｑを演算する。また、電流制御部１２６は、現在のｄ軸電流Ｉｄをｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に一致させるためのｄ軸電圧指令値Ｖｄを演算する。この際、電流制御部１２６は、上記速度制御部１２４と同様の計算手法でＰＩ制御によるフィードバック制御を行ってもよいし、その他ＰＤ、ＰＩＤ等のフィードバック制御を行ってもよい。
Returning to FIG. 4, the
電圧変換部１２７は、電流制御部１２６により演算されたｑ軸電圧指令値Ｖｑ及びｄ軸電圧指令値ＶｄをＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに座標変換する。
The
ＰＷＭ信号生成部１２８は、電圧変換部１２７により座標変換されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに応じて直流電圧をパルス幅変調することでＰＷＭ信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを生成する。ＰＷＭ信号生成部１２８は、このＰＷＭ信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗをインバータ２０に出力する。
The PWM
（トルク制御部１３）
次に、トルク制御部１３の具体的構成について説明する。
図５に示すように、トルク制御部１３は、トルク脈動推定部１３ａと、ローパスフィルタ１３ｅと、補正トルク電流演算部１３ｆと、を備える。
(Torque controller 13)
Next, a specific configuration of the
As shown in FIG. 5, the
トルク脈動推定部１３ａは、電流変換部１２２により変換されたｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄと、位置推定部１２３が推定した回転速度ωとに基づきトルク脈動による回転速度変動を抑制するために不足しているトルクを推定する。
The torque
詳しくは、トルク脈動推定部１３ａは、モータ出力トルク演算部１３ｂと、モータ負荷トルク演算部１３ｃと、減算器１３ｄと、を備える。
Specifically, the torque
モータ出力トルク演算部１３ｂは、電流変換部１２２により変換されたｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄから推定されるモータ電流Ｉａとモータ３０のトルク係数Ｋとの積によりモータ３０の出力トルクＴａ（＝Ｋ・Ｉａ）を演算する。出力トルクＴａはモータ３０が実際に出力するトルクである。モータ電流Ｉａは、例えばｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄの合成電流である。なお、本実施形態では、モータ電流Ｉａをｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄから推定するものとしたが、制御を簡素化するためにｑ軸電流Ｉｑのみからモータ電流Ｉａを推定するものとしてもよい。
The motor output
モータ負荷トルク演算部１３ｃは、モータ３０の回転速度ωの時間微分により得られる角加速度α（＝ｄω／ｄｔ）と、モータ３０の出力軸の慣性モーメントＪとの積によりモータ３０の負荷トルクＴｂ（＝Ｊ・α）を演算する。負荷トルクＴｂは、モータ３０の出力軸の回転を妨げるトルクであって、一般的には、遠心力、コリオリ力等のモータ３０の出力軸が受ける内部干渉力による負荷と、上述したトルク脈動等の外力による負荷と、摩擦による負荷との総和により求められる。
The motor load
減算器１３ｄは、出力トルクＴａから負荷トルクＴｂを差し引くことで差分トルクＴｃ（＝Ｔａ−Ｔｂ）を演算する。この差分トルクＴｃは、回転速度ωを安定させるために不足しているトルクである。
The
ローパスフィルタ１３ｅは、差分トルクＴｃに重畳する高周波数のノイズを除去する。ローパスフィルタ１３ｅは、例えば１次遅れフィルタである。ローパスフィルタ１３ｅの遮断周波数は、例えば実験等に基づき、トルク脈動による回転速度変動成分の周波数よりも高く、かつトルク脈動以外の回転速度変動成分の周波数よりも低く設定する。
The
補正トルク電流演算部１３ｆは、ローパスフィルタ１３ｅを経た差分トルクＴｃに基づき、差分トルクＴｃに応じた値のｑ軸電流値としてトルク補正電流Ｉｑ＊’を演算する。詳しくは、トルク補正電流Ｉｑ＊’は、差分トルクＴｃをトルク係数Ｋで除することにより求められる（Ｉｑ＊’＝Ｔｃ／Ｋ）。
The corrected torque
また、補正トルク電流演算部１３ｆは、所定の場合には、出力するトルク補正電流Ｉｑ＊’の値を０（ゼロ）とする。つまり、この場合は、トルク制御部１３によるトルク制御（ｑ軸電流値Ｉｑ＊の補正）が行われない。具体的には、補正トルク電流演算部１３ｆは、目標回転速度ω０及び回転速度ωを取得可能となっており、算出した偏差Δω（Δω＝｜ω０−ω｜）が、予めＲＯＭに記憶されている許容値を超えない場合に、トルク制御を実行しない（トルク補正電流Ｉｑ＊’を０とする）。当該許容値は、例えば、機器として音や振動が許容できる範囲における最大の回転数変動値として予め定められている。このように、偏差Δωが許容値を超えず、回転数の変動が比較的小さいと見做せる回転域（例えば、負荷脈動が小さくなる高回転域）では、トルク制御を実行せずとも回転速度ωが安定するため、トルク制御を実行しない。
Further, the corrected torque
補正トルク電流演算部１３ｆは、差分トルクＴｃに応じた値のｑ軸電流値としてトルク補正電流Ｉｑ＊’を算出した場合、トルク制御が実行中である旨を、トルク制御実行中フラグをオン状態にセットすることでＲＡＭに記憶する。一方、補正トルク電流演算部１３ｆは、トルク補正電流Ｉｑ＊’の値を０とした場合、現在、トルク制御が実行されていない旨を、トルク制御実行中フラグをオフ状態にクリアすることでＲＡＭに記憶する。なお、トルク制御が実行中か否かは、後述のｄ軸電流制御処理における第２制御モードと第３制御モードのいずれに移行するかの判別基準となる。
When the torque correction current Iq * ′ is calculated as the q-axis current value corresponding to the differential torque Tc, the correction torque
トルク制御部１３は、上述したように、トルク制御を実行する場合には、出力トルクＴａと負荷トルクＴｂとを常時監視しつつ、出力トルクＴａと負荷トルクＴｂとが釣り合うようにトルク補正電流Ｉｑ＊’を調整する。この結果、出力トルクＴａと負荷トルクＴｂが等しくなることでモータ３０の回転速度ωが安定する。
As described above, when the torque control is performed, the
トルク制御部１３によるトルク制御（ｑ軸電流指令値の補正）を行わない場合は、図６（ａ）に模式的に示すように、上述したトルク脈動により負荷トルクＴｂが変動するが、図６（ｂ）に模式的に示すように、出力トルクＴａは一定となる。このため、図６（ｃ）に模式的に示すように、理論上は、トルク脈動によりモータ３０の回転速度ωは変動して安定しないことになる。しかし、前述の通り、この実施形態では、回転数の偏差Δωが許容値を超えず、トルク制御を実行せずとも回転速度ωが安定すると見做せる場合（例えば、負荷脈動が小さくなる高回転域である場合）に、トルク制御を実行しないため、モータ３０の回転速度ωの変動について実機としての問題は生じない。
一方で、例えば、負荷脈動が高回転域に比べて大きくなる低回転域では、回転数の偏差Δωが許容値を超えて、トルク制御部１３によるトルク制御が行われる。トルク制御部１３によるトルク制御が行われる場合、図７（ａ），（ｂ）に模式的に示すように、出力トルクＴａは、上述したトルク脈動により負荷トルクＴｂが変動するのに合わせて変動する。このため、図７（ｃ）に模式的に示すように、トルク脈動に関わらず、モータ３０の回転速度ωが安定する。以上がモータ制御部１２の全体構成についての説明である。
When torque control by the torque control unit 13 (q-axis current command value correction) is not performed, the load torque Tb fluctuates due to the torque pulsation described above as schematically shown in FIG. As schematically shown in (b), the output torque Ta is constant. Therefore, as schematically shown in FIG. 6C, the rotational speed ω of the
On the other hand, for example, in the low rotation range where the load pulsation is larger than that in the high rotation range, the rotational speed deviation Δω exceeds the allowable value, and the torque control by the
続いて、ｄ軸電流制御部１２５により実行され、条件に応じて第１〜第３制御モードのいずれかを選択するとともに、各モードに応じたｄ軸電流指令値を決定・出力するｄ軸電流制御処理を、図９のフローチャートを参照して説明する。ｄ軸電流制御処理は、モータ３０の駆動中に継続して実行される。なお、モータ３０の駆動開始時は、ｄ軸電流制御部１２５がデフォルトで第１制御モード（最大トルク制御）を実行する。
Subsequently, the d-axis current is executed by the d-axis
（ｄ軸電流制御処理）
ｄ軸電流制御処理を開始すると、まず、ｄ軸電流制御部１２５は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’、回転速度ω、最大電圧Ｖａｍを取得する（ステップＳ１）。
(D-axis current control processing)
When the d-axis current control process is started, first, the d-axis
続いて、ｄ軸電流制御部１２５は、弱め磁束制御を実行するか否かを判別する（ステップＳ２）。具体的には、ｄ軸電流制御部１２５は、ステップＳ１で取得した回転速度ωが前記の切替回転速度ω１以上である場合に、弱め磁束制御を実行すると判別する。なお、モータ３０の端子電圧、端子電流等により弱め磁束制御の実行可否を判別してもよい。
Subsequently, the d-axis
弱め磁束制御を実行しないと判別した場合は（ステップＳ２；Ｎｏ）、第１制御モードに移行する。第１制御モードでは、ｄ軸電流制御部１２５は、ステップＳ１で取得したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’と、ＲＯＭ内に記憶されている上記（数１）式とに基づき、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を算出・決定する（ステップＳ３）。そして、ｄ軸電流制御部１２５は、決定したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を電流制御部１２６に出力する（ステップＳ４）。このようにして、インバータ２０を介してモータ３０を最大トルク制御で駆動する。
When it is determined that the flux-weakening control is not executed (step S2; No), the process shifts to the first control mode. In the first control mode, the d-axis
一方、弱め磁束制御を実行すると判別した場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、ｄ軸制御部１２５は、補正トルク電流演算部１３ｆによってＲＡＭに記憶されるトルク制御実行中フラグのオン・オフ状態を参照し、トルク制御部１３によるトルク制御が実行中か否かを判別する（ステップＳ５）。
On the other hand, when it is determined that the flux-weakening control is to be executed (step S2; Yes), the d-
トルク制御が実行中で無い場合は（ステップＳ５；Ｎｏ）、第２制御モードに移行する。第２制御モードでは、ｄ軸電流制御部１２５は、ステップＳ１で取得したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’及び最大電圧Ｖａｍと、ＲＯＭ内に記憶されている上記（数２）式とに基づき、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を算出・決定する（ステップＳ６）。そして、ｄ軸電流制御部１２５は、決定したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を電流制御部１２６に出力する（ステップＳ４）。このようにして、インバータ２０を介してモータ３０を弱め磁束制御で駆動する。
When the torque control is not being executed (step S5; No), the process proceeds to the second control mode. In the second control mode, the d-axis
トルク制御が実行中の場合は（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、第３制御モードに移行する。第３制御モードでは、ｄ軸電流制御部１２５は、（数２）式と（数３）式との一方のＩｑを他方に代入することで得られるＩｑに依存しない関数に、最大電圧Ｖａｍと目標回転速度ω０を代入することで得られるＩｄの値を、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の目標値に決定する（ステップＳ７）。つまり、ステップＳ１で取得したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’に関わらず、前記したように、電流制限曲線Ｃ３と弱め磁束制御曲線Ｃ２との交点Ｎ２に応じた所定値Ｉ２をｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の目標値に決定する。
When the torque control is being executed (step S5; Yes), the process proceeds to the third control mode. In the third control mode, the d-axis
続いて、ｄ軸電流制御部１２５は、現在のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が、ステップＳ７で決定した目標値に到達したか否かを判別する（ステップＳ８）。目標値に到達していない場合は（ステップＳ８；Ｎｏ）、現在のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に変化量ΔＩ（負の変化量）を加算し（ステップＳ９）、Ｉｄ＊＋ΔＩを、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊として電流制御部１２６に出力する（ステップＳ４）。
Subsequently, the d-axis
第３制御モードでは、現在のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が、ステップＳ７で決定した目標値に到達してステップＳ８でＹｅｓと判別されるまでは、ステップＳ８でＮｏと判別され続けることになり、現在のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に変化量ΔＩ（負の変化量）が加算され続ける（ステップＳ９）。つまり、目標値に到達するまでは、現在のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊にΔＩずつ加算される。このようにして、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を、ステップＳ７で決定した所定値Ｉ２に徐々に変化させる。これにより、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が急激に変化してモータ３０に不安定動作が生じることを抑制することができる。
In the third control mode, until the current d-axis current command value Id * reaches the target value determined in step S7 and is determined to be Yes in step S8, it is determined to be No in step S8. The change amount ΔI (negative change amount) is continuously added to the current d-axis current command value Id * (step S9). That is, until the target value is reached, ΔI is added to the current d-axis current command value Id *. In this way, the d-axis current command value Id * is gradually changed to the predetermined value I2 determined in step S7. As a result, it is possible to prevent the d-axis current command value Id * from changing suddenly and causing unstable operation in the
なお、ステップＳ９の処理毎に加算される変化量ΔＩは、毎回同じ固定値でなくともよく、例えば、加算される回数や、現在のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の大きさなどに応じて変化する値であってもよい。当該値の変化の態様は、ＲＯＭに格納されたテーブルなどによって規定すればよい。また、第３制御モードの実行中に、トルク制御部１３によるトルク制御動作が停止され、第３制御モードから第２制御モードに切り替わった場合にも、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が急激に変化してモータ３０に不安定動作が生じることを抑制するために、現在のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊から、決定された目標値に徐々に変化させることが好ましい。
Note that the amount of change ΔI added for each processing in step S9 does not have to be the same fixed value every time. For example, the amount of change ΔI changes according to the number of times of addition, the current d-axis current command value Id *, and the like. It may be a value. The mode of change of the value may be defined by a table stored in the ROM. In addition, when the torque control operation by the
以上の各処理がモータ３０の駆動中に継続して実行される。ｄ軸電流制御処理の説明は以上である。
The above processes are continuously executed while the
続いて、再び図８を参照して、ｄ軸電流制御処理に従う制御モード移行例を説明する。モータ３０の駆動を開始すると、まず、第１制御モードとしての最大トルク制御を実行する。つまり、ｄ軸電流制御部１２５は、取得したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’に対応する最大トルク制御曲線Ｃ１上の値をｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に決定し、出力する。そして、目標回転速度ω０の増加に応じてｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’が上昇し、誘起電圧が印加電圧を超えるような負荷状態となると、第２制御モードとしての弱め磁束制御を実行する（点Ｐ１〜点Ｐ２の区間を参照）。つまり、ｄ軸電流制御部１２５は、取得したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’に対応する弱め磁束制御曲線Ｃ２上の値をｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に決定し、出力する。
Next, referring to FIG. 8 again, an example of control mode transition according to the d-axis current control process will be described. When driving of the
ここで、点Ｐ２において、トルク制御部１３によるトルク制御の実行が開始されたとする（ステップＳ５；Ｙｅｓ）。すると、第２制御モードから第３制御モードへと移行し、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の目標値がＩ２に決定されるとともに、第３制御モードへ移行する直前に決定されたｄ軸電流指令値（この例では、点Ｐ２に対応したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊）から徐々に目標値Ｉ２に変化する。このように、第３制御モードでは、ｄ軸電流制御部１２５に入力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’に関わらず、ｄ軸電流指令値をＩｄ＊、弱め磁束制御曲線Ｃ２と電流制限曲線Ｃ３の交点Ｎ２に応じたＩ２に決定する。
Here, it is assumed that execution of torque control by the
なお、この制御モード移行例では、第１、第２、第３制御モードと、順に移行する例を説明したが、図９から分かるように、第１制御モード実行中に、ステップＳ２でＹｅｓ、ステップＳ５でＹｅｓと判別されれば、第１制御モードから第３制御モードに切り替わることになる。また、第３制御モード実行中に、トルク制御部１３によるトルク制御動作が停止すれば、ステップＳ２でＹｅｓ、ステップＳ５でＮｏとなるので、第３制御モードから第２制御モードに切り替わることになる。
In this control mode transition example, the example in which the first, second, and third control modes are sequentially shifted has been described. However, as can be seen from FIG. 9, during execution of the first control mode, Yes, If Yes is determined in step S5, the first control mode is switched to the third control mode. Further, if the torque control operation by the
以上に説明したように、トルク制御部１３によるトルク制御時には第３制御モードに移行し、入力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’には関わらない所定値Ｉ２にｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を決定する。このため、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’のバラツキや（図１０（ａ）参照）、Ｖａｍ、ωのバラツキによる弱め制御曲線Ｃ２の変化（図１０（ｂ）参照）に起因するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の変動を回避することができる。結果として、モータ３０及びコンプレッサ４０を安定して動作させることができる。また、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を、電流制限の下で弱め磁束制御時の発生トルクが最大となる交点Ｎ２に応じた所定値Ｉ２としたため、入力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’によらず、弱め磁束効果を発揮できる。
As described above, during the torque control by the
なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。以下に変形の一例を説明する。 In addition, this invention is not limited by the above embodiment and drawing. Changes (including deletion of components) can be made as appropriate without departing from the scope of the present invention. An example of modification will be described below.
（変形例）
第３制御モード時に決定されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、交点Ｎ２に応じたＩ２に限られず、モータ３０が電圧飽和しない値であればよい。例えば、第３制御モード時に決定されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、図８に示すＩ１からＩａｍの範囲Ｄ（｜Ｉ１｜＜Ｄ＜｜Ｉａｍ｜）内における任意の値であってもよい。ここで、理論上は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊をＩ１〜Ｉ２の範囲内とした場合には、入力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’によっては弱め磁束効果が不足する場合がある。一方、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊をＩ２〜Ｉａｍの範囲内とした場合には、入力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’によっては、電流制限を超えてしまう。しかしながら、実機のシステムを考えた場合は、交点Ｎ２に対応したＩ２から、Ｉ１とＩａｍとのいずれかに偏在した値とすることも可能である。当該値は、実験により求めればよい。
(Modification)
The d-axis current command value Id * determined in the third control mode is not limited to I2 corresponding to the intersection N2, and may be any value that does not cause the
また、トルク制御部１３によるトルク制御は、上記実施形態で説明した手法に限られない。例えば、予め想定される負荷トルクの変動パターンに合わせて、モータ３０やコンプレッサ４０の各回転位置θに関連づけられた補正値を予めテーブルとして記憶する方式（プロファイル方式と呼ぶ）によりトルク制御を実行してもよい。プロファイル方式では、取得した回転位置θに応じて補正値をテーブルから読み出し、この補正値によりトルク制御を行う。この手法を採用した場合、例えば、位置推定部１２３が推定した回転数ωが、予めＲＯＭ内に記憶されている閾値以上となった場合に、トルク制御部１３によるトルク制御を実行しないようにすればよい。当該閾値は、プロファイル方式による制御限界に応じた回転数として予め定めればよい。また、プロファイル方式においても、回転数の偏差Δωが、前記の許容値を超えない場合にトルク制御を実行しないようにしてもよい。
Further, the torque control by the
上記実施形態では、トルク制御部１３によるトルク制御が実行されている場合に、第３制御モードでの動作を実行する例を示したが、これに限られない。例えば、ｄ軸電流制御部１２５は、取得可能なｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’、最大電圧Ｖａｍ、回転速度ωなどのパラメータに基づき、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に変動が生じる要因（例えば、パラメータの変動量が予め定めた閾値を超えた場合やエラー値を取得した場合など）が存在すると判別した場合に、第３制御モードによりｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を前記の所定値に決定し、出力してもよい。
In the above embodiment, the example in which the operation in the third control mode is executed when the torque control by the
上記実施形態においては、モータ制御部１２は、電流センサ３５ｖ、３５ｗの検出結果に基づきモータ３０を制御していたが、電流センサ３５ｖ、３５ｗを省略してもよい。この場合、モータ制御部１２は、シャント抵抗１９からの電流検出信号Ｓｐ１とＰＷＭスイッチングパターンとに基づき３相の交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを復元してもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態においては、モータ３０は回転角度センサレスであったが、回転角度センサが設けられていてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態においては、コンプレッサ４０はスライドベーン型のコンプレッサであったが、この種類以外のコンプレッサであってもよく、例えば、ツインロータリー式、レシプロ式、斜板式、ダイアフラム式、ツインスクリュー式、シングルスクリュー式、スクロール式、ロータリーピストン式等であってもよい。
In the above embodiment, the
（１）以上に説明した空気調和装置１の制御部１０（モータ制御装置の一例）は、モータ３０の目標回転速度ω０に応じて決定したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’に従いインバータ２０を介してモータ３０を駆動する。制御部１０が有するｄ軸電流制御部１２５は、決定されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’を取得し、取得したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’に基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を決定するｄ軸電流制御手段と、モータ３０を弱め磁束制御により駆動するか否かを判別する判別手段としての機能を備える。ｄ軸電流制御手段は、判別手段がモータ３０を弱め磁束制御により駆動すると判別した場合であっても、所定条件下においては、取得したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’に関わらない所定値にｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を決定する。この所定値は、モータ３０が電圧飽和しない値である。
このようにしたから、前述したようにｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の変動を回避することができ、結果として、モータ３０及びコンプレッサ４０を安定して動作させることができる。
(1) The control unit 10 (an example of a motor control device) of the
Since it did in this way, the fluctuation | variation of d-axis current command value Id * can be avoided as mentioned above, As a result, the
（２）また、制御部１０は、モータ３０の回転速度変動を抑制するために、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正する（トルク補正電流Ｉｑ＊’を出力することで、ｑ軸電流指令値をＩｑ＊’’（Ｉｑ＊’’＝Ｉｑ＊＋Ｉｑ＊’）とする）トルク制御部１３（補正手段の一例）を備え、ｄ軸電流制御手段は、前記所定条件として、トルク制御部１３がｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正した場合に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を前記所定値に決定する。
このように、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’のバラツキが生じる蓋然性が高いトルク制御実行時に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を前記所定値に決定するようにしたから、より効果的にｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の変動を回避することができ、結果として、モータ３０及びコンプレッサ４０を安定して動作させることができる。
また、変形例で述べた通りトルク制御の手法は限られないが、前記の実施形態のトルク制御によれば、種々の要因によりコンプレッサ回転時の負荷の変動パターンが変化した場合であっても、それに合わせてリアルタイムで異なる値にトルク補正電流Ｉｑ＊’が設定される。このため、モータ３０の回転速度ωを安定させることができる。また、これによりコンプレッサ４０の振動、騒音等も低減させることができる。また、無数に存在する負荷の変動パターンに応じてトルク補正電流Ｉｑ＊’を予め記憶させる必要がないため、トルク制御部１３の設計も容易であり、トルク補正電流Ｉｑ＊’を記憶させるメモリの負担も小さい。
(2) Further, the
As described above, since the d-axis current command value Id * is determined to be the predetermined value at the time of executing the torque control with a high probability that the variation of the q-axis current command value Iq * '' occurs, the d-axis Variations in the current command value Id * can be avoided, and as a result, the
Further, as described in the modification, the torque control method is not limited, but according to the torque control of the above-described embodiment, even when the load fluctuation pattern during the rotation of the compressor changes due to various factors, Accordingly, the torque correction current Iq * ′ is set to a different value in real time. For this reason, the rotational speed ω of the
（３）また、前記所定値は、電流制限曲線Ｃ３と弱め磁束制御曲線Ｃ２との交点Ｎ２に応じた値Ｉ２とすることが好ましい。
このように、ｄ軸電流指令値を、電流制限の下で弱め磁束制御時の発生トルクが最大となる交点Ｎ２に応じた所定値Ｉ２とすれば、入力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’’によらず、弱め磁束効果を発揮できるからである。
(3) Moreover, it is preferable that the said predetermined value is set to the value I2 according to the intersection N2 of the current limiting curve C3 and the weakening magnetic flux control curve C2.
Thus, if the d-axis current command value is set to the predetermined value I2 corresponding to the intersection N2 at which the generated torque during the flux-weakening control becomes maximum under the current limit, the input q-axis current command value Iq * ′ This is because the magnetic flux weakening effect can be exhibited regardless of '.
（４）また、ｄ軸電流制御手段は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を前記所定値に決定すると、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を現在値から前記所定値まで徐々に変化させることが好ましい。
こうすれば、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が急激に変化してモータ３０に不安定動作が生じることを抑制することができるからである。
(4) When the d-axis current command value Id * is determined to be the predetermined value, the d-axis current control means preferably gradually changes the d-axis current command value Id * from the current value to the predetermined value.
This is because it is possible to suppress the d-axis current command value Id * from changing suddenly and causing unstable operation in the
（５）また、空気調和装置１は、モータ制御装置と、インバータ２０と、モータ３０と、モータ３０によって駆動されるコンプレッサ４０と、コンプレッサ４０により圧縮された冷媒を利用して室温を調整する空調部６０と、を備える。
変形例で述べたようにコンプレッサ４０の種別は限られないが、他種類のコンプレッサに比べて１回転中における負荷変動及び回転速度変動が大きいスライドベーン型を採用した場合は、第３制御モードでのｄ軸電流指令値の決定手法や、トルク制御部１３によるトルク制御がより効果的である。
(5) In addition, the
As described in the modified example, the type of the
１…空気調和装置
１０…制御部
１１…運転指令部
１２…モータ制御部
１２４…速度制御部
１２５…ｄ軸電流制御部（判別手段、ｄ軸電流制御手段の一例）
Ｃ１…最大トルク制御曲線、Ｃ２…弱め磁束制御曲線、Ｃ３…電流制限曲線
１３…トルク制御部（補正手段の一例）
２０…インバータ
３０…モータ
４０…コンプレッサ
５０…電源
６０…空調部
DESCRIPTION OF
C1: Maximum torque control curve, C2: Weak magnetic flux control curve, C3: Current limit curve 13: Torque control unit (an example of correction means)
20 ...
Claims (5)
決定されたｑ軸電流指令値を取得し、取得したｑ軸電流指令値に基づいてｄ軸電流指令値を決定するｄ軸電流制御手段と、
前記モータを弱め磁束制御により駆動するか否かを判別する判別手段と、を備え、
前記ｄ軸電流制御手段は、前記判別手段が前記モータを弱め磁束制御により駆動すると判別した場合であっても、所定条件下においては、取得したｑ軸電流指令値に関わらない所定値にｄ軸電流指令値を決定し、
前記所定値は、前記モータが電圧飽和しない値である、
モータ制御装置。 A motor control device that drives the motor via an inverter according to a d-axis current command value and a q-axis current command value determined according to a target rotational speed of the motor,
D-axis current control means for acquiring the determined q-axis current command value and determining the d-axis current command value based on the acquired q-axis current command value;
Discriminating means for discriminating whether or not the motor is driven by weakening magnetic flux control,
The d-axis current control means sets the d-axis to a predetermined value that is not related to the acquired q-axis current command value under a predetermined condition even when the determination means determines that the motor is weakened and driven by magnetic flux control. Determine the current command value,
The predetermined value is a value at which the motor does not saturate.
Motor control device.
前記ｄ軸電流制御手段は、前記所定条件として、前記補正手段がｑ軸電流指令値を補正した場合に、ｄ軸電流指令値を前記所定値に決定する、
請求項１に記載のモータ制御装置。 Correction means for correcting the q-axis current command value to suppress the rotational speed fluctuation of the motor;
The d-axis current control means determines the d-axis current command value as the predetermined value when the correction means corrects the q-axis current command value as the predetermined condition.
The motor control device according to claim 1.
請求項１又は２に記載のモータ制御装置。 The predetermined value is a value corresponding to the intersection of the current limit curve and the curve according to the flux-weakening control theory,
The motor control device according to claim 1 or 2.
請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。 The d-axis current control means, when determining the d-axis current command value to the predetermined value, gradually changes the d-axis current command value from the current value to the predetermined value.
The motor control apparatus of any one of Claims 1-3.
前記インバータと、前記モータと、前記モータによって駆動されるコンプレッサと、前記コンプレッサにより圧縮された冷媒を利用して室温を調整する空調部と、を備える、
空気調和装置。 The motor control device according to any one of claims 1 to 4,
The inverter, the motor, a compressor driven by the motor, and an air conditioning unit that adjusts the room temperature using the refrigerant compressed by the compressor,
Air conditioner.
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