JP4422967B2 - 電動機の運転制御装置 - Google Patents
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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。
【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
【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。
【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】
【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】
【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】
【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】
【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
Claims (3)
- 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。 - 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。
- 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。
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