JP4458794B2

JP4458794B2 - モータ制御装置

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Publication number: JP4458794B2
Application number: JP2003292272A
Authority: JP
Inventors: 洋介中沢; 琢磨逸見
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-08-12
Filing date: 2003-08-12
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2023-08-12
Also published as: JP2005065410A

Description

本発明は、永久磁石モータをセンサレスでインバータにより制御するモータ制御装置に係り、特に、高速回転中における再起動を確実且つ安定に行うことが可能なモータ制御装置に関する。

永久磁石モータの制御装置として特許文献１，２がある。

かかる永久磁石モータの出力トルクを高精度高速に制御する場合、モータ回転子位置に基づいて電流を流し込むために回転子位置センサを取り付ける必要があった。
特開２０００−２９５８８９号公報特開２０００−３０８３８８号公報

しかしながら、回転子位置センサは比較的体積が大きいために配置上の制約を誘起したり、センサ出力を制御装置まで伝送するための制御伝送線の引き回しのわずらわしさ、断線などの故障要因の増加となる。

これに対して永久磁石モータにおいては、永久磁石磁束に起因して回転中に発生するモータ逆起電圧を検出することで間接的に回転子位置を知ることができ、それに基づいて高速高精度なトルク制御を行う、いわゆるセンサレスベクトル制御が既に実用に供され始めている。

センサレスベクトル制御においては、モータに印加したインバータ電圧指令と、モータに流れた電流検出値とからモータ逆起電圧を推定演算するのが一般的である。しかるに、インバータ動作開始前には、モータ回転子位置を知ることが出来ず、特にモータが高速に回転して逆起電圧振幅が高いときには、インバータ再起動時に、電流制御不安定による、望まざるトルク発生や、最悪の場合には過電流保護動作により、再起動できなくなる場合もあった。

一方、モータが高速回転時に、モータ逆起電圧の線間電圧振幅がインバータ入力直流電圧よりも高くなるシステムにおいて、インバータが保護動作などの理由で停止した場合に、インバータのスイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードを介してブレーキ電流が流れつづけるのを防ぐ目的で、モータとインバータの間に電気的な接続を切り離すスイッチを設置する場合がある。

このようなシステムにおいては、スイッチの再投入の際に、モータが高速で回転したままであると、大きなブレーキ電流が流れ、車両システムなどに適用した場合には乗り心地の悪化など問題となる場合があった。これに対して、特許文献１は、モータ逆起電圧と同一角度の電圧ベクトルをインバータから出力した後に、前記スイッチを投入することにより、スムーズなスイッチ投入と運転再開とが可能となる。

しかしながら、特許文献１の方法は、モータの回転子位置が回転子位置センサ情報であらかじめ知り得た場合にのみ適用できる方法で、センサレス制御の場合にはそのまま適用できなかった。

本発明の目的は、高速回転している、センサレスベクトル制御の永久磁石モータの再起動を、確実且つ安定に行うことが可能なモータ制御装置を提供することにある。

本発明は上記問題点を解決するために、インバータ再起動から一定時間の間は、センサレス制御動作させずに、電流フィードバック制御のみを実施し、その間の電圧ベクトルまたは電流ベクトルの回転速度からモータ回転速度の概略値を推測し、その後に当該推測値を初期値としてセンサレス制御を開始することにより、永久磁石モータが高速に回転している状態においても、スムーズにインバータの再起動が行われるようにする。

また、モータ回転周波数が、１０００Ｈｚを超過するような超高速モータにおいては、現状の電流制御では制御応答に限界があり、電流を所望の値に制御しきれず、過電流によるインバータ動作停止に至る場合がある。

かかる問題を解決するため本発明は、過電流保護動作に至る前にインバータ動作を一旦停止させるとともに、それまでに流れた電流ベクトル、電圧ベクトルの回転速度から、モータ回転速度の概略値を推測し、該推測値を初期値としてインバータを再起動することにより、超高速回転状態においても、スムーズにインバータの再起動が行われるようにする。

また、本発明では、インバータが不動作時にモータ逆起電圧を検出することが出来る電圧センサを取付け、前記電圧センサの検出値をもとに回転子位置、回転子速度を推定した結果に基づいてインバータを再始動することで、スムーズな再始動を可能にする。

さらに、本発明では、スイッチとモータとの間に設置した電圧センサの情報により逆起電圧位相を検出し、これを用いてインバータ電圧を出力した後にスイッチを投入することにより、前記提案と同様、スムーズなスイッチ投入と運転再開が可能となる。

以上のように本発明によれば、高速回転時にインバータとモータとを電気的に切り離すスイッチを再投入しても、永久磁石モータの誘起電圧とインバータ出力電圧との差電圧のみに起因した無効電流しか流れないためブレーキ力は働かず、安定した再投入が可能なモータ制御装置を提供できるものである。

（第１実施形態：請求項１に対応）
第１実施形態のモータ制御装置は、図１，図２に示すように、インバータ部１と、電流指令値設定部１０と、電流制御部２０と、電圧座標変換部３０と、電流座標変換部４０と、インバータ動作指令部５０と、回転子位置推定部６０とで構成される。

電流指令値設定部１０は、ｄｑ軸電流指令演算部１１及び電圧指令切替部１２を含み、トルク指令ＴｒｑＲｅｆと、インバータ動作指令部５０から出力されるインバータ再始動モードフラグＳｔａｒｔＭＯＤＥとを入力として次の演算、条件分岐により、ｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆと、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆを求めて出力する。

（１）ＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝０の時、
ＩｄＲｅｆ＝０
ＩｑＲｅｆ＝ＴｒｑＲｅｆ／（ΦＰＭ・Ｐｏ）
（ΦＰＭは永久磁石磁束、Ｐｏは極対数）
（２）ＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝１の時、
ＩｄＲｅｆ＝０
ＩｑＲｅｆ＝０
電流制御部２０においては、電流指令値設定部１０から出力されるｄｑ軸電流指令ＩｄＲｅｆ、ＩｑＲｅｆと、電流座標変換部４０から出力されるｄｑ軸電流検出値Ｉｄ、Ｉｑを入力として次の演算によりｄ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ、ｑ軸電圧指令ＶｑＲｅｆを求めて出力する。

ＶｄＲｅｆ＝Ｇ（ｓ）・（ＩｄＲｅｆ−Ｉｄ）
ＶｑＲｅｆ＝Ｇ（ｓ）・（ＩｑＲｅｆ−Ｉｑ）
（Ｇ（ｓ）は制御関数。ｓはラプラス演算子。通常は比例積分制御を用いる）
電圧座標変換部３０においては、電流制御部２０から出力されるｄｑ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ、ＶｑＲｅｆと、回転子位置推定部６０から出力される回転子位置推定値θを入力として、次の演算により３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを求めて出力する。

電流座標変換部４０においては、Ｕ相電流検出値Ｉｕと、Ｗ相電流検出値Ｉｗと、回転子位置推定部６０から出力される回転子位置推定値θを入力として、ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ、Ｉｑを一般的な座標変換の式を用いて次のように求める。

回転子位置推定部６０においては、インバータ動作指令部５０から出力されるインバータ再始動モードフラグＳｔａｒｔＭＯＤＥと、インバータ動作指令Ｇｓｔと、電流制御部２０から出力されるｄｑ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ、ＶｑＲｅｆと、電流座標変換部４０から出力されるｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑとを入力として、次の演算により回転子位置推定値θを求めて出力する。

回転子位置推定部６０の構成要素のひとつである誘起電圧演算部６１においては、電流制御部２０から出力されるｄｑ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ、ＶｑＲｅｆと、電流座標変換部４０から出力されるｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑと、推定回転角周波数ωを入力として、次の演算によりｄ軸誘起電圧推定値Ｅｄを求めて出力する。

（ａ）ＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝０の時
（１）ω＞０の場合、
Ｅｄ＝ＶｄＲｅｆ−（Ｒ×Ｉｄ−ω・Ｌｑ・Ｉｑ）
（Ｒはモータ巻線抵抗、Ｌｑはモータｑ軸同期インダクタンス）
（２）ω＜０の場合、
Ｅｄ＝−（ＶｄＲｅｆ−（Ｒ×Ｉｄ−ω・Ｌｑ・Ｉｑ））
（Ｒはモータ巻線抵抗、Ｌｑはモータｑ軸同期インダクタンス）
（ｂ）ＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝１の時
Ｅｄ＝０
回転子位置推定部６０の構成要素のひとつである電圧ベクトル回転速度演算部６２においては、電流制御部２０から出力されるｄｑ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ、ＶｑＲｅｆと、インバータ動作指令部５０から出力されるインバータ再始動モードフラグＳｔａｒｔＭＯＤＥと、インバータ動作指令Ｇｓｔとを入力として、電圧ベクトル回転角速度ω０を求めて出力する。

（１）Ｇｓｔ＝１の時
θ０＝ｔａｎ−１（Ｖｑ／Ｖｄ）
ω０＝ｄθ０／ｄｔ（θ０の時間微分）
（２）Ｇｓｔ＝０かつＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝０の時、
ω０＝０
（３）Ｇｓｔ＝０かつＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝１の時
ω０は前回の値を保持。

回転子位置推定部６０の構成要素のひとつである誘起電圧追従部６３においては、誘起電圧演算部６１から出力されるｄ軸誘起電圧推定値Ｅｄと、インバータ動作指令部５０から出力されるインバータ再始動モードフラグＳｔａｒｔＭＯＤＥと、電圧ベクトル回転速度演算部６２から出力される電圧ベクトル回転角速度ω０とを入力として、次の演算および条件分岐により誘起電圧回転角速度ωＳＬを求めて出力する。

（１）ＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝０の時、
ωＳＬ＝（Ｋｐ・ｓ＋Ｋｉ）／ｓ×Ｅｄ
（ｓはラプラス演算子、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン）
（２）ＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝１の時
ωＳＬ＝ω０
（前記比例積分制御の積分器もω０にする）
回転子位置推定値θは回転子回転角速度推定値ωをもちいて、最終的に次の条件分岐および演算により求める。

（１）ＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝１の時
ω＝ω０
（２）ＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝０の時。

ω＝ωＳＬ
θ＝１／ｓ×ω
（ｓはラプラス演算子。ωの積分結果がθ）
インバータ動作指令部５０の動作を図２を用いて説明する。インバータ動作指令部５０においては、インバータ再起動指令フラグＧｓｔ０と、電流座標変換部４０から出力されるｄｑ軸電流検出値Ｉｄ、Ｉｑとを入力として、次の演算と条件分岐により、インバータ再始動モードフラグＳｔａｒｔＭＯＤＥと、インバータ動作指令Ｇｓｔを出力する。

ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ、Ｉｑから電流ベクトル振幅Ｉ１を求める。

電流ベクトル振幅Ｉ１があらかじめ設定した電流振幅上限値Ｉ１Ｍａｘを越えた場合には、電流上限超過フラグＩ１ＯＣを１にセットする。Ｉ１ＯＣは一度１にセットされると、一定時間（ｔＯＣ）の間１を保持し、ｔＯＣの後０に戻す。

インバータ動作指令Ｇｓｔは、インバータ再起動指令フラグＧｓｔ０と、電流上限超過フラグＩ１ＯＣにより出力状態が決定される。

（１）Ｇｓｔ０＝０のとき、
Ｇｓｔ＝０
（２）Ｇｓｔ０＝１でかつＩ１ＯＣ＝０の時
Ｇｓｔ＝１
（３）Ｇｓｔ０＝１でかつＩ１ＯＣ＝１の時
Ｇｓｔ＝０
インバータ再始動モードフラグカウンタＣＮＴ＿ＳｔａｒｔＭＯＤＥは、Ｇｓｔ＝１である時間を積算する。ただし、Ｇｓｔ＝０になったら、ＣＮＴ＿ＳｔａｒｔＭＯＤＥは０に強制セットする。

ＣＮＴ＿ＳｔａｒｔＭＯＤＥがあらかじめ設定した一定時間（ｔＳｔａｒｔＭＯＤＥ）を超過するかどうかに応じて、次の条件分岐によりインバータ再始動モードフラグＳｔａｒｔＭＯＤＥの状態を決定し出力する。

以上のように本実施形態のモータ制御装置によれば、インバータ再起動から一定時間の間は、センサレス制御動作させずに、電流フィードバック制御のみを実施し、その間の電圧ベクトルまたは電流ベクトルの回転速度からモータ回転速度の概略値を見極め、その後に、前記モータ回転速度概略値を初期値としてセンサレス制御を開始することにより、永久磁石モータが高速に回転している状態においても、スムーズにインバータの再起動を行うことができる。

（第２実施形態）
第２実施形態のモータ制御装置は、図１と同一部分には同一符号を付した図３に示すように、インバータ部１と、ｄｑ軸電流指令演算部１１と、電圧指令切替部１２と、電流制御部２０と、電圧座標変換部３０と、電流座標変換部４０と、インバータ動作指令部５０と、回転子位置推定部６０とで構成される。

電流制御部２０と、電圧座標変換部３０と、電流座標変換部４０と、インバータ動作指令部５０との動作は、第１実施形態と同一である。

ｄｑ軸電流指令演算部１１においては、トルク指令ＴｒｑＲｅｆを入力として次の演算岐により、ｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆと、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆを求めて出力する。

ＩｄＲｅｆ＝０
ＩｑＲｅｆ＝ＴｒｑＲｅｆ／（ΦＰＭ・Ｐｏ）
（ΦＰＭは永久磁石磁束、Ｐｏは極対数）
回転子位置推定部６０においては、インバータ動作指令部５０から出力されるインバータ再始動モードフラグＳｔａｒｔＭＯＤＥと、インバータ動作指令Ｇｓｔと、電流制御部２０から出力されるｄｑ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ、ＶｑＲｅｆと、電流座標変換部４０から出力されるｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑとを入力として、次の演算により回転子位置推定値θを求めて出力する。

（ａ）ＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝０の時
（１）ω＞０の場合、
Ｅｄ＝ＶｄＲｅｆ−（Ｒ×Ｉｄ−ω・Ｌｑ・Ｉｑ）
（Ｒはモータ巻線抵抗、Ｌｑはモータｑ軸同期インダクタンス）
（２）ω＜０の場合、
Ｅｄ＝−（ＶｄＲｅｆ−（Ｒ×Ｉｄ−ω・Ｌｑ・Ｉｑ））
（Ｒはモータ巻線抵抗、Ｌｑはモータｑ軸同期インダクタンス）
（ｂ）ＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝１の時
Ｅｄ＝０
回転子位置推定部６０の構成要素のひとつである電流ベクトル回転速度演算部６４においては、電流座標変換部４０から出力されるｄｑ軸電流検出値Ｉｄ、Ｉｑと、インバータ動作指令部５０から出力されるインバータ再始動モードフラグＳｔａｒｔＭＯＤＥと、インバータ動作指令Ｇｓｔとを入力として、電流ベクトル回転角速度ω０を求めて出力する。

（４）Ｇｓｔ＝１の時
θ０＝ｔａｎ−１（Ｉｑ／Ｉｄ）
ω０＝ｄθ０／ｄｔ（θ０の時間微分）
（５）Ｇｓｔ＝０かつＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝０の時、
ω０＝０
（６）Ｇｓｔ＝０かつＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝１の時
ω０は前回の値を保持。

回転子位置推定部６０の構成要素のひとつである誘起電圧追従部６３においては、誘起電圧演算部６１から出力されるｄ軸誘起電圧推定値Ｅｄと、インバータ動作指令部５０から出力されるインバータ再始動モードフラグＳｔａｒｔＭＯＤＥと、電流ベクトル回転速度演算部６５から出力される電流ベクトル回転角速度ω０とを入力として、次の演算および条件分岐により誘起電圧回転角速度ωＳＬを求めて出力する。

（３）ＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝０の時、
ωＳＬ＝（Ｋｐ・ｓ＋Ｋｉ）／ｓ×Ｅｄ
（ｓはラプラス演算子、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン）
（２）ＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝１の時
・ωＳＬ＝ω０
・前記比例積分制御の積分器もω０にする
回転子位置推定値θは回転子回転角速度推定値ωをもちいて、最終的に次の条件分岐および演算により求める。

（１）ＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝１の時
ω＝ω０
（４）ＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝０の時。

ω＝ωＳＬ
θ＝１／ｓ×ω
（ｓはラプラス演算子。ωの積分結果がθ）
電圧指令切替部１２においては、電流制御部２０から出力されるｄｑ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ、ＶｑＲｅｆと、インバータ動作指令部５０から出力されるインバータ再始動モードフラグＳｔａｒｔＭＯＤＥを入力として、次の演算、条件分岐により新たなｄｑ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ２、ＶｑＲｅｆ２を求めて出力する。

（１）ＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝１の時、
ＶｄＲｅｆ２＝０
ＶｑＲｅｆ２＝０
（２）ＳｔａｒｔＭＯＤＥ＝０の時、
ＶｄＲｅｆ２＝ＶｄＲｅｆ
ＶｑＲｅｆ２＝ＶｑＲｅｆ
ｄｑ軸電圧指令をすることにより３相電圧出力をゼロとする例を述べたが、インバータスイッチング素子のオンオフ状態を直接操作することにより、ＵＶＷ線間電圧がゼロとなる状態を作ることによってもゼロ電圧を実現しても同様の項かが得られることは言うまでもない。

以上の構成のモータ制御装置によっても、第１実施形態と同様に、永久磁石モータが高速に回転している状態においても、スムーズにインバータの再起動を行うができる。

（第３実施形態）
第３実施形態のモータ制御装置は、図１，図３と同一部分には同一符号を付した図４に示すように、インバータ部１と、ｄｑ軸電流指令演算部１１と、電流制御部２０と、電圧座標変換部３０と、電流座標変換部４０と、回転子位置推定部７０と、電圧検出部８０とで構成される。

ｄｑ軸電流指令演算部１１と、電流制御部２０と、電圧座標変換部３０と、電流座標変換部４０との動作は第２実施形態と同一である。

回転子位置推定部７０においては、インバータ動作指令Ｇｓｔと、電流制御部２０から出力されるｄｑ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ、ＶｑＲｅｆと、電流座標変換部４０から出力されるｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑと、電圧検出部８０から出力されるモータ電圧回転角周波数ωＶと、モータ電圧位相θＶを入力として、次の演算により回転子位置推定値θを求めて出力する。

回転子位置推定部７０の構成要素のひとつである誘起電圧演算部６１においては、電流制御部２０から出力されるｄｑ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ、ＶｑＲｅｆと、電流座標変換部４０から出力されるｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑと、推定回転角周波数ωを入力として、次の演算によりｄ軸誘起電圧推定値Ｅｄを求めて出力する。

（１）ω＞０の場合、
Ｅｄ＝ＶｄＲｅｆ−（Ｒ×Ｉｄ−ω・Ｌｑ・Ｉｑ）
（Ｒはモータ巻線抵抗、Ｌｑはモータｑ軸同期インダクタンス）
（２）ω＜０の場合、
Ｅｄ＝−（ＶｄＲｅｆ−（Ｒ×Ｉｄ−ω・Ｌｑ・Ｉｑ））
（Ｒはモータ巻線抵抗、Ｌｑはモータｑ軸同期インダクタンス）
回転子位置推定部７０の構成要素のひとつである誘起電圧追従部６３においては、誘起電圧演算部６１から出力されるｄ軸誘起電圧推定値Ｅｄと、インバータ動作指令Ｇｓｔと、電圧検出部８０から出力されるモータ電圧回転角周波数ωＶとを入力として、次の演算および条件分岐により誘起電圧回転角速度ωＳＬを求めて出力する。

（１）Ｇｓｔ＝１の時、
ωＳＬ＝（Ｋｐ・ｓ＋Ｋｉ）／ｓ×Ｅｄ
（ｓはラプラス演算子、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン）
（２）Ｇｓｔ＝０の時
・ωＳＬ＝ωＶ
・前記比例積分制御の積分器もωＶにする
回転子位置推定値θは回転子回転角速度推定値ωをもちいて、最終的に次の条件分岐および演算により求める。

（１）Ｇｓｔ＝１の時
ω＝ωＳＬ
（２）Ｇｓｔ＝０の時。

ω＝ωＶ
（ａ）Ｇｓｔ＝０の時、
θ＝θＶ
（ｂ）Ｇｓｔ＝１の時、
θ＝１／ｓ×ω
（ｓはラプラス演算子。ωの積分結果がθ）
電圧検出部８０においては、モータ端子電圧検出値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを入力として次の演算により、モータ電圧回転角周波数ωＶ、モータ電圧回転位相θＶを求めて出力する。

まず、Ｕ相と同一方向をＸ軸、それと直角方向をＹ軸とした時に、電圧ベクトルをＸＹ座標上で表した時の電圧Ｖｘ、Ｖｙを求める。

θＶ＝ｔａｎ−１（Ｖｙ／Ｖｘ）

モータ電圧回転角周波数ωＶは、θＶの時間微分により求める。

ωＶ＝ｄθＶ／ｄｔ
以上の構成のモータ制御装置によっても、第１実施形態と同様に、永久磁石モータが高速に回転している状態においても、スムーズにインバータの再起動を行うができる。

（第４実施形態）
第４実施形態のモータ制御装置は、直流電源８１、平滑コンデンサ８２、インバータ８３、永久磁石モータ８４からなる主回路構成の下で、再運転シーケンス制御部１００と、ｑ軸電圧設定部２００と、３相電圧演算部３００と、回転子位置演算部４００と、電圧検出部５００と、インバータ８３と永久磁石モータ８４との間を電気的に切り離すスイッチ６００とで構成される。

再運転シーケンス制御部１００では、運転台からの再運転指令Ｇｓｔ０を入力として、次の順序で、スイッチ投入指令ＳＷＯＮと、インバータ運転指令Ｇｓｔとを出力する。

Ｇｓｔ０が０→１に変化した瞬間を時刻ｔ＝０とおく。

ｔ＝０で、Ｇｓｔ＝１（０がインバータ停止指令、１がインバータ運転指令）
ｔ＝ｔ１で、ＳＷＯＮ＝１（０がスイッチオフ、１がスイッチオン）
（ｔ１は正の実数、インバータが確実に動作開始するのに必要な時間以上の値）
ｑ軸電圧設定部２００は、電圧検出部５００から出力されるモータ回転角周波数ωを入力として、次の演算によりｑ軸電圧指令ＶｑＲｅｆを求めて出力する。

ＶｑＲｅｆ＝ｐ・ω・ΦＰＭ
（ｐはモータ極対数、ΦＰＭはモータ永久磁石磁束）
上記演算結果によるＶｑＲｅｆが、インバータ出力可能最大電圧よりも大きい場合にはインバータ出力可能最大電圧Ｖ１Ｍａｘを出力する。

３相電圧演算部３００は、ｑ軸電圧指令ＶｑＲｅｆとモータ回転子位相θを入力として次の演算により３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを求めて出力する。

電圧検出部５００においては、モータ端子電圧検出値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと、再運転シーケンス制御部１００から出力されるスイッチ投入指令ＳＷＯＮを入力として次の演算により、モータ電圧回転角周波数ωＶ、モータ電圧回転位相θＶを求めて出力する。

（１）ＳＷＯＮ＝０の時
ωＶ＝ｄθＶ／ｄｔ
（２）ＳＷＯＮ＝１の時
ωＶは値を保持。（ＳＷＯＮ＝０から１に切替った瞬間のωＶを保持）
回転子位置演算部４００においては、電圧検出部５００から出力されるモータ電圧回転角周波数ωＶと、モータ電圧回転位相θＶと、再運転シーケンス制御部１００から出力されるスイッチ投入指令ＳＷＯＮを入力として、次の演算によりモータ回転子位相θを求めて出力する。

（１）ＳＷＯＮ＝１の時、
θ＝１／ｓ・ωＶ
（ｓはラプラス演算子。θはωＶの時間積分で求める）
（２）ＳＷＯＮ＝０の時、
・θ＝θＶ
・前記積分器もθＶにセットする
以上の構成による永久磁石モータの制御装置を用いれば、モータ高速回転時にインバータ８３と永久磁石モータ８４とを電気的に切り離すスイッチ６００を再投入しても、永久磁石モータ８４の誘起電圧とインバータ出力電圧との差電圧のみに起因した無効電流しか流れないためブレーキ力は働かず、安定した再投入を図ることが出来る。

なお、本願発明は、上記各実施形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合、組み合わされた効果が得られる。さらに、上記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。

本発明の第１実施形態に係るモータ制御装置を示すブロック図。同実施形態における再始動時のシーケンスを説明する図。本発明の第２実施形態に係るモータ制御装置を示すブロック図。本発明の第３実施形態に係るモータ制御装置を示すブロック図。本発明の第４実施形態に係るモータ制御装置を示すブロック図。同実施形態における再始動時のシーケンスを説明する図。

符号の説明

１…インバータ部、１０…電流指令値設定部、１１…ｄｑ軸電流指令演算部、１２…電圧指令切替部、２０…電流制御部、３０…電圧座標変換部、４０…電流座標変換部、５０…インバータ動作指令部、６０，７０…回転子位置推定部、６１…誘起電圧演算部、６２…電圧ベクトル回転速度演算部、６３…誘起電圧追従部、６４…電流ベクトル回転速度演算部，８０…電圧検出部、８１…直流電源、８２…平滑コンデンサ、８３…インバータ、８４…永久磁石モータ、１００…再運転シーケンス制御部、２００…ｑ軸電圧設定部、３００…３相電圧演算部、４００…回転子位置演算部、５００…電圧検出部、６００…スイッチ。

Claims

永久磁石モータをセンサレスでインバータにより制御するセンサレスベクトル制御を行なうモータ制御装置において、
高速回転中の前記モータを運転再開するに際し、インバータ運転開始の後一定時間の間、前記インバータから前記モータへ流れ込む電流がトルク指令値と永久磁石磁束とをもとに設定された零を含む所望の値となるように電流フィードバック制御を実施して、この電流フィードバック制御の結果として求められる電圧指令ベクトルの回転角度変化から回転子の回転速度を推定し、該推定した回転速度を回転子位置推定演算における初期値としたセンサレスベクトル制御を、前記インバータ運転開始の後前記一定時間経過後に実施する再起動手段を具備し、前記再起動手段は、前記電流フィードバック制御の実施開始から第１の一定時間経過前に当該制御の実施により流れる電流ベクトル振幅が所定値以上に大きくなったことを検知したとき、推定中であった回転子の回転速度を記憶したままインバータ動作をいったん停止し、この停止から第２の一定時間経過後にインバータ動作を再開し、この再開から前記第１の一定時間経過後も前記電流ベクトル振幅が前記所定値以上に大きくなったことを検知しないとき、前回インバータ動作停止した直前に推定した回転速度を、前記センサレスベクトル制御における回転子位置推定演算における初期値とする
ことを特徴とするモータ制御装置。
前記再起動手段は、前記電流フィードバック制御の実施に際し前記インバータの動作指令を有効として、当該動作指令が有効である時間の積算を開始し、この積算した時間が一定値を超過する前に前記電流フィードバック制御の実施により流れる電流ベクトル振幅が所定値以上に大きくなったことを検知したとき、推定中であった回転子の回転速度を記憶したまま前記インバータの動作指令を無効としてインバータ動作をいったん停止し、この停止から一定時間経過後に前記インバータの動作指令を再び有効としてインバータ動作を再開し、前記動作指令が有効である時間の積算を開始し、この積算した時間が前記一定値を超過しても前記電流ベクトル振幅が前記所定値以上に大きくなったことを検知しないとき、前回インバータ動作停止した直前に推定した回転速度を、前記センサレスベクトル制御における回転子位置推定演算における初期値としたセンサレスベクトル制御を実施する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。