JP4513536B2 - インバータ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、複数のスイッチング素子のそれぞれのオン、オフにより直流電力を交流に変換しモータを駆動するインバータ装置に関し、特に、モータの初期位置の検出に関する。
図８は、既存のインバータ装置を示す図である。
図８に示すインバータ装置８０は、バッテリなどの直流電源８１の直流電力を交流に変換して３相モータ８２を駆動する。
図８に示すインバータ装置８０は、バッテリなどの直流電源８１の直流電力を交流に変換して３相モータ８２を駆動する。
例えば、インバータ装置８０は、互いに直列に接続された１対のスイッチング素子が３組、それぞれ直流電源８１に並列に接続されて構成され、３組のスイッチング素子のそれぞれの中点と３相モータ８２のＵ相、Ｖ相、及びＷ相のそれぞれの入力とが接続される。そして、インバータ装置８０の各相に設けられるスイッチング素子を順次オン、オフさせることにより３相モータ８２の各相に互いに位相が１２０度づつ異なる交流電力を供給し３相モータ８２を駆動する。
また、例えば、各スイッチング素子は、３相モータ８２の各相に流れる電流に基づいてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御され、各相の電流は、各相に設けられる電流センサなどにより求められる。
ところで、このような３相モータ８２の回転子の初期位置（ある相を基準としたときの回転子の回転角度）を検出する場合、例えば、以下に示すような方法が考えられている。
（１）３相モータ８２の各相に互いに電気角が６０度異なる６つの電圧パルスを印加することにより各相のそれぞれの電流を求め、その求めた各相の電流の平行成分から３相モータ８２の回転子の概略位置を求め、さらに、求めた各相の電流の垂直成分から概略位置を補正するための補正値を求め、回転子の概略位置と補正値とにより３相モータ８２の回転子の初期位置を求める方法（例えば、特許文献１参照）。
（１）３相モータ８２の各相に互いに電気角が６０度異なる６つの電圧パルスを印加することにより各相のそれぞれの電流を求め、その求めた各相の電流の平行成分から３相モータ８２の回転子の概略位置を求め、さらに、求めた各相の電流の垂直成分から概略位置を補正するための補正値を求め、回転子の概略位置と補正値とにより３相モータ８２の回転子の初期位置を求める方法（例えば、特許文献１参照）。
（２）予め、３相モータ８２の回転子の位置に対応する３相モータ８２を構成するコイルのインダクタンスを測定しておくと共に、その測定したインダクタンスのうち基準となるインダクタンスを決定しておき、３相モータ８２の各相に３パターンの電圧パルスを印加し、それぞれのパターンに対応するインダクタンスと基準インダクタンスとの比較結果に基づいて、３相モータ８２の回転子の初期位置を求める方法（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−２６２６００号 （第２〜１３頁、第１〜１４図）
特開２００１−１３６７７９号 （第２〜６頁、第１〜６図）
しかしながら、上記（１）の方法や上記（２）の方法は、何れも、３相モータ８２の各相のそれぞれの検出電流を使用して演算により３相モータ８２の回転子の初期位置を求める構成であり、このように、演算により回転子の初期位置を求める場合では、各相の検出電流に含まれるノイズ成分（例えば、電流センサなどインバータ装置を構成するデバイスの特性のばらつきによる電流検出時の電流誤差やスイッチング素子のオンタイミングにより生じるリップル電流などの電流ノイズなど）も一緒に演算してしまうため、そのノイズ成分が大きくなるおそれがある。
そして、演算により検出電流のノイズ成分が大きくなる場合では、３相モータ８２の回転子の初期位置が正確に検出されないという問題がある。
また、回転子の初期位置の検出の失敗が許されないような場合では、上記（１）の方法や上記（２）の方法は使用することができないという問題がある。
また、回転子の初期位置の検出の失敗が許されないような場合では、上記（１）の方法や上記（２）の方法は使用することができないという問題がある。
また、上記（１）の方法や上記（２）の方法において、より正確な初期位置を求めるため演算量を増やす場合では、演算量が増える分ノイズ成分がさらに増幅してしまう問題がある。
そこで、本発明は、回転子の初期位置を精度良く求めることが可能なインバータ装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明のインバータ装置は、モータの各相に設けられ、オン、オフすることにより直流電力を交流に変換し前記モータを駆動する複数のスイッチング素子と、前記モータの各相のそれぞれの電流を検出する検出手段と、前記複数のスイッチング素子のそれぞれのオン、オフを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、予め、前記モータの各相の電流と前記モータの回転子の位置との関係を示す電流データテーブルを記録し、前記モータの駆動前に前記検出手段で検出された電流に対応する前記回転子の初期位置を前記電流データテーブルから求めることを特徴とする。
すなわち、本発明のインバータ装置は、モータの各相に設けられ、オン、オフすることにより直流電力を交流に変換し前記モータを駆動する複数のスイッチング素子と、前記モータの各相のそれぞれの電流を検出する検出手段と、前記複数のスイッチング素子のそれぞれのオン、オフを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、予め、前記モータの各相の電流と前記モータの回転子の位置との関係を示す電流データテーブルを記録し、前記モータの駆動前に前記検出手段で検出された電流に対応する前記回転子の初期位置を前記電流データテーブルから求めることを特徴とする。
このように、検出された電流に対応する回転子の位置を、モータの各相の電流とモータの回転子の位置との関係を示す電流データテーブルから求めているので、演算を行うことなくモータの初期位置を求めることができる。これにより、演算により検出電流のノイズ成分が増幅されることがないので、精度良くモータの回転子の初期位置を求めることができる。
また、上記インバータ装置の制御手段は、前記検出手段で検出された各相の電流の互いの大小関係に基づいて、前記回転子の初期位置を前記電流データテーブルから求めるように構成してもよい。
これにより、演算を行うことなく回転子の初期位置を求めることができる。
また、上記インバータ装置において、前記回転子の位置を前記モータの各相のうちのある１相を基準としたときの前記回転子の回転角度とし、前記電流データテーブルを、予め、前記回転子の回転角度において複数に分け、前記制御手段は、前記複数の電流データテーブルのうち前記検出手段で検出された各相の電流の互いの大小関係に対応する電流データテーブルを特定し、その特定した電流データテーブルが示す電流の増加または減少に対応する傾きをもつ直線式に、前記検出手段で検出された電流を代入して得られる値を前記回転子の初期位置とするように構成してもよい。
また、上記インバータ装置において、前記回転子の位置を前記モータの各相のうちのある１相を基準としたときの前記回転子の回転角度とし、前記電流データテーブルを、予め、前記回転子の回転角度において複数に分け、前記制御手段は、前記複数の電流データテーブルのうち前記検出手段で検出された各相の電流の互いの大小関係に対応する電流データテーブルを特定し、その特定した電流データテーブルが示す電流の増加または減少に対応する傾きをもつ直線式に、前記検出手段で検出された電流を代入して得られる値を前記回転子の初期位置とするように構成してもよい。
このように、電流データテーブルを複数に分け、該当する電流データテーブルの電流の増加または減少に対応する直線式に検出電流を代入し、回転子の初期位置を求めているので、高精度に回転子の初期位置を求めることができる。
また、上記インバータ装置において、前記直線式は、前記特定した電流データテーブルの前記モータの各相の電流のうち傾きが最大の電流に対応する直線式に設定してもよい。
これにより、傾きが最大の直線式に検出電流を代入し回転子の初期位置を求めることができるので、電流変化率が大きい電流の相において回転子の初期位置を求めることができ、さらに高精度に回転子の初期位置を求めることができる。
これにより、傾きが最大の直線式に検出電流を代入し回転子の初期位置を求めることができるので、電流変化率が大きい電流の相において回転子の初期位置を求めることができ、さらに高精度に回転子の初期位置を求めることができる。
また、上記インバータ装置の制御手段は、予め、前記モータを構成するコイルのインダクタンスと前記モータの回転子の位置との関係を示すインダクタンスデータテーブルを記録し、前記検出手段で検出された電流に基づくインダクタンスに対応する前記回転子の位置を前記インダクタンスデータテーブルから求め、その求めた前記回転子の位置に基づいて、前記回転子の初期位置を調整するように構成してもよい。
このように、インダクタンスデータテーブルを使用することにより、回転子の位置に応じたインダクタンスの変化の影響も考慮に入れ、回転子の初期位置を求めることができるので、さらに高精度に回転子の初期位置を求めることができる。
また、本発明の制御装置は、モータの各相に設けられ、オン、オフすることにより直流電力を交流に変換し前記モータを駆動する複数のスイッチング素子と、前記モータの各相のそれぞれの電流を検出する検出手段とを備えるインバータ装置に設けられ、前記複数のスイッチング素子のそれぞれのオン、オフを制御する制御装置であって、予め、前記モータの各相の電流と前記モータの回転子の位置との関係を示す電流データテーブルを記録し、前記モータの駆動前に前記検出手段で検出された電流に対応する前記回転子の初期位置を前記電流データテーブルから求めることを特徴とする。
また、上記制御装置は、前記検出手段で検出された各相の電流の互いの大小関係に基づいて、前記回転子の初期位置を前記電流データテーブルから求めるように構成してもよい。
また、上記制御装置において、前記回転子の位置を、前記モータの各相のうちのある１相を基準としたときの前記回転子の回転角度とし、前記電流データテーブルを、予め、前記回転子の回転角度において複数に分け、上記制御装置は、前記複数の電流データテーブルのうち前記検出手段で検出された各相の電流の互いの大小関係に対応する電流データテーブルを特定し、その特定した電流データテーブルが示す電流の増加または減少に対応する傾きをもつ直線式に、前記検出手段で検出された電流を代入して得られる値を前記回転子の初期位置とするように構成してもよい。
また、上記制御装置において、前記直線式は、前記特定した電流データテーブルの前記モータの各相の電流のうち傾きが最大の電流に対応する直線式に設定してもよい。
また、上記制御装置は、予め、前記モータを構成するコイルのインダクタンスと前記モータの回転子の位置との関係を示すインダクタンスデータテーブルを記録し、前記検出手段で検出された電流に基づくインダクタンスに対応する前記回転子の位置を前記インダクタンスデータテーブルから求め、その求めた前記回転子の位置に基づいて、前記回転子の初期位置を調整するように構成してもよい。
また、上記制御装置は、予め、前記モータを構成するコイルのインダクタンスと前記モータの回転子の位置との関係を示すインダクタンスデータテーブルを記録し、前記検出手段で検出された電流に基づくインダクタンスに対応する前記回転子の位置を前記インダクタンスデータテーブルから求め、その求めた前記回転子の位置に基づいて、前記回転子の初期位置を調整するように構成してもよい。
本発明によれば、検出された電流に対応する回転子の位置を、モータの各相の電流とモータの回転子の位置との関係を示す電流データテーブルから求めているので、演算を行うことなくモータの初期位置を求めることができる。これにより、演算により検出電流のノイズ成分が増幅されることがないので、精度良くモータの回転子の初期位置を求めることができる。
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態のインバータ装置を示す図である。なお、図８に示すインバータ装置８０と同じ構成には同じ符号を付している。また、図１に示すインバータ装置１の３相モータ８２は、例えば、突極型永久磁石同期モータとする。また、図１に示すインバータ装置１の３相モータ８２は、例えば、コンプレッサ用のモータとする。
図１は、本発明の実施形態のインバータ装置を示す図である。なお、図８に示すインバータ装置８０と同じ構成には同じ符号を付している。また、図１に示すインバータ装置１の３相モータ８２は、例えば、突極型永久磁石同期モータとする。また、図１に示すインバータ装置１の３相モータ８２は、例えば、コンプレッサ用のモータとする。
図１に示すように、インバータ装置１は、スイッチング素子２〜７と、電流センサ８及び９（検出手段）と、制御装置１０（制御手段）とを備えて構成されている。
上記スイッチング素子２〜７は、例えば、図１に示すようなＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ以外にもＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などが考えられる。また、スイッチング素子２及び３、スイッチング素子４及び５、並びに、スイッチング素子６及び７は、それぞれ互いに直列に接続され、直流電源８１に並列に接続されている。また、スイッチング素子２及び３の中点は３相モータ８２のＵ相の入力と接続され、スイッチング素子４及び５の中点は３相モータ８２のＶ相の入力と接続され、スイッチング素子６及び７の中点は３相モータ８２のＷ相の入力に接続されている。
上記スイッチング素子２〜７は、例えば、図１に示すようなＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ以外にもＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などが考えられる。また、スイッチング素子２及び３、スイッチング素子４及び５、並びに、スイッチング素子６及び７は、それぞれ互いに直列に接続され、直流電源８１に並列に接続されている。また、スイッチング素子２及び３の中点は３相モータ８２のＵ相の入力と接続され、スイッチング素子４及び５の中点は３相モータ８２のＶ相の入力と接続され、スイッチング素子６及び７の中点は３相モータ８２のＷ相の入力に接続されている。
上記電流センサ８及び９は、例えば、ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）やホール素子などが考えられ、電流センサ８がＵ相に設けられ、電流センサ９がＷ相に設けられている。なお、３相モータ８２の各相の電流は、各相のシャント抵抗に印加される電圧に基づいて求めるようにしてもよい。
上記制御装置１０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などで構成され、電流センサ８よりＵ相の電流を求め、電流センサ９よりＷ相の電流を求め、残りのＶ相の電流をＵ相の電流とＷ相の電流の合計電流から求め、各相の電流に基づいてドライブ信号を出力する。
そして、スイッチング素子２〜７は、それぞれ、制御装置１０から出力されるドライブ信号に基づいてオン、オフすることにより、３相モータ８２の各相に互いに位相が１２０度づつ異なる交流電力を供給し３相モータ８２を駆動する。
本実施形態のインバータ装置１の特徴とする点は、制御装置１０が、予め、３相モータ８２の各相の電流と３相モータ８２の回転子８３の位置との関係を示す「電流データテーブル」を記録し、３相モータ８２の駆動前に電流センサ８及び９で検出された３相モータ８２の各相の電流に対応する３相モータ８２の回転子８３の初期位置を「電流データテーブル」（マップ）から求める点である。
図２は、グラフ化された「電流データテーブル」の一例を示す図である。なお、図２に示すグラフの縦軸は電流[Ａ]を示し、横軸は３相モータ８２の回転子８３の初期位置θ[ｄｅｇ]（例えば、図１に示す３相モータ８２のＵ相を構成するコイルを基準としたときの回転子８３の回転角度０〜３６０[ｄｅｇ]）を示している。また、図２に示すグラフの０Ａから上側において、実線はＵ相からＶ相及びＷ相に電圧が印加されたときのＵ相電流（以下、＋Ｕ相電流という）を示し、破線はＶ相からＵ相及びＷ相に電圧が印加されたときのＶ相電流（以下、＋Ｖ相電流という）を示し、一点鎖線はＷ相からＵ相及びＶ相に電圧が印加されたときのＷ相電流（以下、＋Ｗ相電流という）を示している。また、図２に示すグラフの０Ａから下側において、実線はＶ相及びＷ相からＵ相に電圧が印加されたときのＵ相電流（以下、−Ｕ相電流という）を示し、破線はＵ相及びＷ相からＶ相に電圧が印加されたときのＶ相電流（以下、−Ｖ相電流という）を示し、一点鎖線はＵ相及びＶ相からＷ相に電圧が印加されたときのＷ相電流（以下、−Ｗ相電流という）を示している。
制御装置１０に記録される「電流データテーブル」は、予め、回転子８３の回転角度において複数の「電流データテーブル」に分けておく。
図２に示すグラフの例では、＋Ｕ相電流、＋Ｖ相電流、及び＋Ｗ相電流のうちの２つの電流が互いに交差するときの回転子８３の初期位置を境界として１２個のエリア（Ｐｏｓ１〜Ｐｏｓ１２）に分けられている。なお、「電流データテーブル」の分け方やエリアの数は特に限定されない。
図２に示すグラフの例では、＋Ｕ相電流、＋Ｖ相電流、及び＋Ｗ相電流のうちの２つの電流が互いに交差するときの回転子８３の初期位置を境界として１２個のエリア（Ｐｏｓ１〜Ｐｏｓ１２）に分けられている。なお、「電流データテーブル」の分け方やエリアの数は特に限定されない。
このように、制御装置１０は、３相モータ８２の各相の電流と回転子８３の回転角度との関係を示す「電流データテーブル」を使用して回転子８３の初期位置を求めているので、演算を行うことなく回転子８３の初期位置を求めることができる。これにより、演算によりノイズ成分が増幅されことがないので、高精良く回転子８３の初期位置を求めることができる。
次に、制御装置１０の動作について説明する。
図３は、制御装置１０の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１において、制御装置１０は、３相モータ８２の駆動前において、Ｕ相からＶ相及びＷ相に電圧を印加することにより＋Ｕ相電流を求め、Ｖ相からＵ相及びＷ相に電圧を印加することにより＋Ｖ相電流を求め、Ｗ相からＵ相及びＶ相に電圧を印加することにより＋Ｗ相電流を求め、Ｖ相及びＷ相からＵ相に電圧を印加することにより−Ｕ相電流を求め、Ｕ相及びＷ相からＶ相に電圧を印加することにより−Ｖ相電流を求め、Ｕ相及びＶ相からＷ相に電圧を印加することにより−Ｗ相電流を求める。
図３は、制御装置１０の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１において、制御装置１０は、３相モータ８２の駆動前において、Ｕ相からＶ相及びＷ相に電圧を印加することにより＋Ｕ相電流を求め、Ｖ相からＵ相及びＷ相に電圧を印加することにより＋Ｖ相電流を求め、Ｗ相からＵ相及びＶ相に電圧を印加することにより＋Ｗ相電流を求め、Ｖ相及びＷ相からＵ相に電圧を印加することにより−Ｕ相電流を求め、Ｕ相及びＷ相からＶ相に電圧を印加することにより−Ｖ相電流を求め、Ｕ相及びＶ相からＷ相に電圧を印加することにより−Ｗ相電流を求める。
ここで、図４（ａ）は、ステップＳ１の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳＴ１において、制御装置１０は、３相モータ８２の各相に電圧を任意の時間（印加する電圧のパルス幅を調整することにより変更可能な時間であって、例えば、電流のノイズ成分の影響を無くすため各相に十分に電流が流れるように設定されているものとする）印加する。
まず、ステップＳＴ１において、制御装置１０は、３相モータ８２の各相に電圧を任意の時間（印加する電圧のパルス幅を調整することにより変更可能な時間であって、例えば、電流のノイズ成分の影響を無くすため各相に十分に電流が流れるように設定されているものとする）印加する。
次に、ステップＳＴ２において、制御装置１０は、各相に流れた電流のピークを測定する。
ここで、図４（ｂ）は、３相モータ８２の各相のうちのある１相に印加される電圧とその１相に流れる電流との関係を示す図である。なお、図４（ｂ）において、縦軸は電圧または電流の大きさを示し、横軸は時間を示している。また、図４（ｂ）において、実線はある１相に印加されるパルス電圧を示し、破線はその１相に流れる電流を示している。
ここで、図４（ｂ）は、３相モータ８２の各相のうちのある１相に印加される電圧とその１相に流れる電流との関係を示す図である。なお、図４（ｂ）において、縦軸は電圧または電流の大きさを示し、横軸は時間を示している。また、図４（ｂ）において、実線はある１相に印加されるパルス電圧を示し、破線はその１相に流れる電流を示している。
図４（ｂ）に示すように、パルス電圧の立下りのタイミングにおいて電流を測定することにより、電流のピークを測定することができる。
また、３相モータ８２の各相に電圧を印加したときの各相の電流の変化量Δｉは、Δｉ＝Ｖ（電圧）／Ｌ（インダクタンス）×Δｔ（時間の変化量）−（１）により求めることができる。この（１）式を利用して各相の電流を求めるように構成してもよい。
また、３相モータ８２の各相に電圧を印加したときの各相の電流の変化量Δｉは、Δｉ＝Ｖ（電圧）／Ｌ（インダクタンス）×Δｔ（時間の変化量）−（１）により求めることができる。この（１）式を利用して各相の電流を求めるように構成してもよい。
そして、図４（ａ）のステップＳＴ３において、制御装置１０は、全ての相のプラス方向及びマイナス方向の電流を求めたか否かを判断し、全ての相のプラス方向及びマイナス方向の電流を求めたと判断した場合（ステップＳＴ３がＹｅｓ）は終了し、全ての相のプラス方向及びマイナス方向の電流を求めていないと判断した場合（ステップＳＴ３がＮｏ）はステップＳＴ１に戻る。
次に、図３のステップＳ２において、制御装置１０は、＋Ｕ相電流が＋Ｖ相電流よりも大きいか否かを判断する。
そして、＋Ｕ相電流が＋Ｖ相電流よりも大きいと判断した場合（ステップＳ２がＹｅｓ）、ステップＳ３において、制御装置１０は、＋Ｖ相電流が＋Ｗ相電流よりも大きいか否かを判断する。
そして、＋Ｕ相電流が＋Ｖ相電流よりも大きいと判断した場合（ステップＳ２がＹｅｓ）、ステップＳ３において、制御装置１０は、＋Ｖ相電流が＋Ｗ相電流よりも大きいか否かを判断する。
そして、＋Ｖ相電流が＋Ｗ相電流よりも大きいと判断した場合（ステップＳ３がＹｅｓ）、ステップＳ４において、制御装置１０は、ステップＳ１で検出された＋Ｕ相電流、＋Ｖ相電流、及び＋Ｗ相電流の互いの大小関係が＋Ｕ相電流＞＋Ｖ相電流＞＋Ｗ相電流であることを判断し、回転子８３の初期位置が図２に示すグラフのＰｏｓ６またはＰｏｓ１２のどちらか一方のエリアが示す回転角度の範囲にあることを決定する。
そして、ステップＳ５において、制御装置１０は、決定された２つのエリアのうちステップＳ１で検出した電流に対応するエリアを求め、そのエリア内において回転子８３の初期位置を求める。
また、＋Ｖ相電流が＋Ｗ相電流よりも大きくないと判断した場合（ステップＳ３がＮｏ）、ステップＳ６において、制御装置１０は、＋Ｕ相電流が＋Ｗ相電流よりも大きいか否かを判断する。
そして、＋Ｕ相電流が＋Ｗ相電流よりも大きいと判断した（ステップＳ６がＹｅｓ）、ステップＳ７において、制御装置１０は、ステップＳ１で検出された＋Ｕ相電流、＋Ｖ相電流、及び＋Ｗ相電流の互いの大小関係が＋Ｕ相電流＞＋Ｗ相電流＞＋Ｖ相電流であることを判断し、回転子８３の初期位置が図２に示すグラフのＰｏｓ１またはＰｏｓ７のどちらか一方のエリアが示す回転角度の範囲にあることを決定し、ステップＳ５に進む。
一方、＋Ｕ相電流が＋Ｗ相電流よりも大きくないと判断した（ステップＳ６がＮｏ）、ステップＳ８において、制御装置１０は、ステップＳ１で検出された＋Ｕ相電流、＋Ｖ相電流、及び＋Ｗ相電流の互いの大小関係が＋Ｗ相電流＞＋Ｕ相電流＞＋Ｖ相電流であることを判断し、回転子８３の初期位置が図２に示すグラフのＰｏｓ２またはＰｏｓ８のどちらか一方のエリアが示す回転角度の範囲にあることを決定し、ステップＳ５に進む。
また、＋Ｕ相電流が＋Ｖ相電流よりも大きくないと判断した場合（ステップＳ２がＮｏ）、ステップＳ９において、制御装置１０は、＋Ｕ相電流が＋Ｗ相電流よりも大きいか否かを判断する。
そして、＋Ｕ相電流が＋Ｗ相電流よりも大きいと判断した場合（ステップＳ９がＹｅｓ）、ステップＳ１０において、制御装置１０は、ステップＳ１で検出された＋Ｖ相電流、＋Ｕ相電流、及び＋Ｗ相電流の互いの大小関係が＋Ｖ相電流＞＋Ｕ相電流＞＋Ｗ相電流であることを判断し、回転子８３の初期位置が図２に示すグラフのＰｏｓ５またはＰｏｓ１１のどちらか一方のエリアが示す回転角度の範囲にあることを決定し、ステップＳ５に進む。
一方、＋Ｕ相電流が＋Ｗ相電流よりも大きくないと判断した場合（ステップＳ９がＮｏ）、ステップＳ１１において、制御装置１０は、＋Ｖ相電流が＋Ｗ相電流よりも大きいか否かを判断する。
そして、＋Ｖ相電流が＋Ｗ相電流よりも大きいと判断した場合（ステップＳ１１がＹｅｓ）、ステップＳ１２において、制御装置１０は、ステップＳ１で検出された＋Ｖ相電流、＋Ｕ相電流、及び＋Ｗ相電流の互いの大小関係が＋Ｖ相電流＞＋Ｗ相電流＞＋Ｕ相電流であることを判断し、回転子８３の初期位置が図２に示すグラフのＰｏｓ４またはＰｏｓ１０のどちらか一方のエリアが示す回転角度の範囲にあることを決定し、ステップＳ５に進む。
一方、＋Ｖ相電流が＋Ｗ相電流よりも大きくないと判断した場合（ステップＳ１１がＮｏ）、ステップＳ１３において、制御装置１０は、ステップＳ１で検出された＋Ｖ相電流、＋Ｕ相電流、及び＋Ｗ相電流の互いの大小関係が＋Ｗ相電流＞＋Ｖ相電流＞＋Ｕ相電流であることを判断し、回転子８３の初期位置が図２に示すグラフのＰｏｓ３またはＰｏｓ９のどちらか一方のエリアが示す回転角度の範囲にあることを決定し、ステップＳ５に進む。
次に、図３のステップＳ５について説明する。
図５は、ステップＳ５の動作を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップＳＴＰ１において、制御装置１０は、図３のステップＳ４、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１２、またはＳ１３で判断された一番大きいプラスの電流の絶対値が、そのプラスの電流に対応するマイナスの電流の絶対値よりも大きいか否かを判断する。
図５は、ステップＳ５の動作を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップＳＴＰ１において、制御装置１０は、図３のステップＳ４、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１２、またはＳ１３で判断された一番大きいプラスの電流の絶対値が、そのプラスの電流に対応するマイナスの電流の絶対値よりも大きいか否かを判断する。
次に、ステップＳＴＰ２において、制御装置１０は、ステップＳＴＰ１の判断結果に基づいて、図３のステップＳ４、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１２、またはＳ１３で決定された２つのエリアのうちの一方のエリアを決定する。
このように、各相の電流の互いの大小関係に基づいて、回転子８３の回転角度を求めることができるので、演算を行うことなく回転子８３の概略の初期位置を求めることができる。
そして、ステップＳＴＰ３において、制御装置１０は、決定されたエリア内で傾きが一番大きい電流の相を判断し、その傾きをもつ直線式に電流センサ８及び９で検出された電流を代入し得られる値を回転子８３の初期位置とする。
そして、ステップＳＴＰ３において回転子８３の初期位置が求められると、制御装置１０は、その求めた回転子８３の初期位置に基づく直流電流を各相に流し、回転子８３の初期位置を固定する。
これにより、回転子８３の初期位置を誤差０とし３相モータ８２を始動させることができるので、３相モータ８２を始動させる際のトルクを出し易くすることができる。
なお、制御装置１０は、予め、１２個のうちのあるエリアとそのエリア内で傾きが一番大きい電流の相との関係を示す「傾きデータテーブル」を記録しておき、ステップＳＴＰ２で決定されたエリアに対応する相を「傾きデータテーブル」から取り出すようにしてステップＳＴＰ３を処理してもよい。
なお、制御装置１０は、予め、１２個のうちのあるエリアとそのエリア内で傾きが一番大きい電流の相との関係を示す「傾きデータテーブル」を記録しておき、ステップＳＴＰ２で決定されたエリアに対応する相を「傾きデータテーブル」から取り出すようにしてステップＳＴＰ３を処理してもよい。
また、制御装置１０は、予め、１２個のうちのあるエリアの各相と直線式との関係を示す「直線式データテーブル」を記録しておき、ステップＳＴＰ３で判断した相に対応する直線式を「直線式データテーブル」から取り出すようにしてステップＳＴＰ３を処理してもよい。
このように、傾きが最も大きい直線式に検出電流を代入し、回転子８３の回転角度を求めているので、電流変化率が大きい電流の相に対して回転子８３の初期位置を求めることができ、さらに高精度に回転子８３の初期位置を求めることができる。
なお、図３、図４（ａ）、及び図５に示すそれぞれのフローチャートは、例えば、フローチャートに対応するプログラムが予めＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などに記録され、ＣＰＵなどによりそのプログラムがＲＯＭやＲＡＭなどから取り出されて実行されることにより実現されてもよい。
次に、例えば、図３に示すステップＳ４において＋Ｕ相電流＞＋Ｖ相電流＞＋Ｗ相電流であると判断されたときのステップＳ５の動作を説明する。
図６（ａ）は、＋Ｕ相電流＞＋Ｖ相電流＞＋Ｗ相電流であると判断されたときのステップＳ５のフローチャートである。
図６（ａ）は、＋Ｕ相電流＞＋Ｖ相電流＞＋Ｗ相電流であると判断されたときのステップＳ５のフローチャートである。
まず、ステップＳＴＰ１（Ｓ４）において、制御装置１０は、Ｐｏｓ６またはＰｏｓ１２において、＋Ｕ相電流の絶対値が−Ｕ相電流の絶対値よりも大きいか否かを判断する。
Ｐｏｓ６の＋Ｕ相電流の絶対値はＰｏｓ６の−Ｕ相電流の絶対値よりも大きく、Ｐｏｓ１２の＋Ｕ相電流の絶対値はＰｏｓ１２の−Ｕ相電流の絶対値よりも小さいため、ステップＳＴＰ２（Ｓ４）において、制御装置１０は、Ｐｏｓ６を決定する。
Ｐｏｓ６の＋Ｕ相電流の絶対値はＰｏｓ６の−Ｕ相電流の絶対値よりも大きく、Ｐｏｓ１２の＋Ｕ相電流の絶対値はＰｏｓ１２の−Ｕ相電流の絶対値よりも小さいため、ステップＳＴＰ２（Ｓ４）において、制御装置１０は、Ｐｏｓ６を決定する。
そして、ステップＳＴＰ３（Ｓ４）において、制御装置１０は、Ｐｏｓ６内で一番大きい傾きをもつ電流として＋Ｕ相電流を判断し、Ｐｏｓ６の＋Ｕ相電流に近似する直線式Ｙ＝３６ｄｅｇ／１．８Ａ×（ｘ−５．２Ａ）＋１４１ｄｅｇ−（２）のＹに電流センサ８により検出されたＵ相の検出電流を代入し得られるｘの値を回転子８３の初期位置とする。例えば、回転子８３の概略の初期位置がＰｏｓ６に決定され、Ｕ相の検出電流が６Ａである場合、回転子８３の初期位置ｘは、１４６．５[ｄｅｇ]となる。
上記実施形態のように、「電流データテーブル」を複数のエリアに分け、該当するエリアの電流に対応する直線式に検出電流を代入し、回転子８３の回転角度を求めているので、演算を行うことなく回転子８３の初期位置を求めることができる。
また、上記実施形態のように、データテーブルを使用して回転子８３の初期位置を求めているので、演算により回転子８３の初期位置を求める場合に比べて、安価なマイクロコンピュータなどで制御装置１０を構成することができ、インバータ装置１のコストを低減することができる。
また、回転子８３の初期位置は、３相モータ８２を構成するコイルのインダクタンスの変化も考慮することにより求めてもよい。
図７は、グラフ化された「インダクタンスデータテーブル」（回転子８３の回転角度の変化に応じたインダクタンス分布のマップ）の一例を示す図である。なお、図７に示すグラフの縦軸は３相モータ８２のＵ相を構成するコイルのインダクタンスＬを示し、横軸は３相モータ８２の回転子８３の回転角度θ[ｄｅｇ]を示している。また、図７に示すグラフにおいて、実線は回転子８３の回転角度に応じたインダクタンスＬの変化を示し、破線は磁極が実線の磁極と反対のときの回転子８３の回転角度に応じたインダクタンスＬの変化を示し、それぞれのデータテーブルが制御装置２に記録されているものとする。
図７は、グラフ化された「インダクタンスデータテーブル」（回転子８３の回転角度の変化に応じたインダクタンス分布のマップ）の一例を示す図である。なお、図７に示すグラフの縦軸は３相モータ８２のＵ相を構成するコイルのインダクタンスＬを示し、横軸は３相モータ８２の回転子８３の回転角度θ[ｄｅｇ]を示している。また、図７に示すグラフにおいて、実線は回転子８３の回転角度に応じたインダクタンスＬの変化を示し、破線は磁極が実線の磁極と反対のときの回転子８３の回転角度に応じたインダクタンスＬの変化を示し、それぞれのデータテーブルが制御装置２に記録されているものとする。
制御装置１０は、予め、図７のグラフに示されるようなインダクタンスと回転子８３の回転角度との関係を示す「インダクタンスデータテーブル」を記録しておき、電流センサ８及び９で検出された電流に基づくインダクタンスに対応する回転子８３の回転角度を「インダクタンスデータテーブル」（「電流データテーブル」から回転子８３の初期位置を求めた時点の３相モータ８２の磁極に対応する「インダクタンスデータテーブル」）から取り出し、その取り出した回転子８３の回転角度を使用して「電流データテーブル」から求めた回転子８３の初期位置を調整してもよい。なお、電流センサ８及び９で検出された電流により、互いに１８０度異なる２つの回転角度が「インダクタンスデータテーブル」から取り出され、その２つの回転角度のうち「電流データテーブル」から求めた回転子８３の初期位置に近い回転角度を採用するものとする。
例えば、「電流データテーブル」から求めた回転子８３の初期位置と「インダクタンスデータテーブル」から取り出された回転子８３の回転角度との平均値を最終的な回転子８３の初期位置としてもよい。
このように、「インダクタンスデータテーブル」を使用することにより、回転子８３の回転角度に応じたインダクタンスの変化の影響も考慮に入れ、回転子８３の初期位置を求めることができるので、さらに高精度に回転子８３の初期位置を求めることができる。
なお、上記実施形態では、３相モータ８２を停止させる構成であるが、２相または４相以上のモータを停止させるように構成してもよい。
また、上記実施形態では、直流電源８１からインバータ装置１に直流電力を供給する構成であるが、交流電力を直流電力に変換する直流電源からインバータ装置１に直流電力を供給するように構成してもよい。
また、上記実施形態では、直流電源８１からインバータ装置１に直流電力を供給する構成であるが、交流電力を直流電力に変換する直流電源からインバータ装置１に直流電力を供給するように構成してもよい。
１ インバータ装置
２〜７ スイッチング素子
８、９ 電流センサ
１０ 制御装置
８０ インバータ装置
８１ 直流電源
８２ ３相モータ
８３ 回転子
２〜７ スイッチング素子
８、９ 電流センサ
１０ 制御装置
８０ インバータ装置
８１ 直流電源
８２ ３相モータ
８３ 回転子
Claims (4)
- モータの各相に設けられ、オン、オフすることにより直流電力を交流に変換し前記モータを駆動する複数のスイッチング素子と、
前記モータの各相のそれぞれの電流を検出する検出手段と、
前記複数のスイッチング素子のそれぞれのオン、オフを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記モータの駆動前に前記検出手段で検出された電流に対応する回転子の初期位置を求めるべく、予め、前記モータの各相の電流と前記モータの回転子の位置との関係を示すと共に、前記回転子の位置を前記モータの各相のうちのある１相を基準としたときの前記回転子の回転角度とした場合、前記回転子の回転角度において複数のエリアに分けられる電流データテーブルを記録し、
前記制御手段は、前記複数のエリアのうち前記検出手段で検出された各相の電流の互いの大小関係に対応するエリアを特定し、その特定したエリアが示す電流の増加または減少に対応する傾きをもつ直線式に、前記検出手段で検出された電流を代入して得られる値を前記回転子の初期位置とし、前記直線式は、前記特定したエリアの前記モータの各相の電流のうち傾きが最大の電流に対応する直線式であることを特徴とするインバータ装置。 - 請求項１に記載のインバータ装置であって、
前記制御手段は、予め、前記モータを構成するコイルのインダクタンスと前記モータの回転子の位置との関係を示すインダクタンスデータテーブルを記録し、前記検出手段で検出された電流に基づくインダクタンスに対応する前記回転子の位置を前記インダクタンスデータテーブルから求め、その求めた前記回転子の位置に基づいて、前記回転子の初期位置を調整することを特徴とするインバータ装置。 - モータの各相に設けられ、オン、オフすることにより直流電力を交流に変換し前記モータを駆動する複数のスイッチング素子と、前記モータの各相のそれぞれの電流を検出する検出手段とを備えるインバータ装置に設けられ、前記複数のスイッチング素子のそれぞれのオン、オフを制御する制御装置であって、
前記モータの駆動前に前記検出手段で検出された電流に対応する回転子の初期位置を求めるべく、予め、前記モータの各相の電流と前記モータの回転子の位置との関係を示すと共に、前記回転子の位置を前記モータの各相のうちのある１相を基準としたときの前記回転子の回転角度とした場合、前記回転子の回転角度において複数のエリアに分けられる電流データテーブルを記録し、
前記複数のエリアのうち前記検出手段で検出された各相の電流の互いの大小関係に対応するエリアを特定し、その特定したエリアが示す電流の増加または減少に対応する傾きをもつ直線式に、前記検出手段で検出された電流を代入して得られる値を前記回転子の初期位置とし、前記直線式は、前記特定したエリアの前記モータの各相の電流のうち傾きが最大の電流に対応する直線式であることを特徴とする制御装置。 - 請求項３に記載の制御装置であって、
予め、前記モータを構成するコイルのインダクタンスと前記モータの回転子の位置との関係を示すインダクタンスデータテーブルを記録し、前記検出手段で検出された電流に基づくインダクタンスに対応する前記回転子の位置を前記インダクタンスデータテーブルから求め、その求めた前記回転子の位置に基づいて、前記回転子の初期位置を調整することを特徴とする制御装置。
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