JP4590761B2 - 永久磁石形同期電動機の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石形同期電動機の制御装置に関し、特に回転子の磁極位置を検出するための位置検出器、及び電動機の端子電圧を検出する電圧検出器を使用しない永久磁石形同期電動機を対象として、インバータが停止している状態で回転子が空転している場合でも電動機の確実な起動を可能にした永久磁石形同期電動機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータなどの電力変換器を用いた永久磁石形同期電動機の制御では、一般にエンコーダやレゾルバなどの位置検出器により回転子の磁極位置を検出し、それに合わせて電動機の電圧や電流を制御する必要がある。
これに対して制御装置の低コスト化を目的として、位置検出器を用いずに、電動機の電圧や電流の情報から電気的に磁極位置を推定演算するセンサレス制御が提案されている。このセンサレス制御において、一般に高価である電圧検出器を不要にして更なる低コスト化を図るために、電圧指令値と電圧実際値（端子電圧実際値）とは等しいという前提のもとに、電圧指令値と電流検出値とを用いて磁極位置を推定演算する方法がある。
【０００３】
インバータを運転している状態では、確かに電圧実際値が電圧指令値とほぼ等しくなるように制御が行われている。しかるに、インバータが停止していて電動機が回転している場合、すなわち電動機が空転している場合には、電動機に誘起電圧が発生しているにもかかわらず電圧指令値はゼロまたは不定な値になるので、前述した電圧指令値と電圧実際値とがほぼ等しいという前提は成立しない。
このような状態でインバータを起動すると、磁極位置が分からないので電動機の誘起電圧と端子電圧の各瞬時値間に大きな差が生じて過電流が流れたり、起動直後に電動機が脱調したりして運転不能になる。
【０００４】
上記問題を解決する方法として、特開平１１−７５３９４号公報に記載された交流回転機用電力変換装置が知られている。
この公知技術では、その請求項１，２に記載されているように、電動機の回転子が空転中にインバータを構成する半導体スイッチング素子をオンさせて電機子巻線を短絡させる。その際、回転子が空転していれば誘起電圧の作用によって電機子巻線に電流が流れ、この電流値は磁極位置と回転速度とに依存するので、上記電流値に基づいて回転子の磁極位置を推定する原理を用いている。また、上記従来技術の請求項３，４に記載されている如く、電機子巻線を短絡してから一定時間後に半導体スイッチング素子を全てオフさせることとし、これらの短絡、全てオフの一連の動作を２回行い、２回の短絡時に流れる電流ベクトルの角度差から回転子の速度を演算するものである。
【０００５】
上述した公知技術によれば、位置検出器や速度検出器、電圧検出器を持たない同期電動機が空転している場合でも、演算による磁極位置検出を可能にしてインバータを支障なく起動することが可能である。
なお、本明細書では、電動機が空転中にインバータを起動することを、以後、「空転起動」と呼ぶことにする。
【０００６】
ここで、今後の理解を容易にするために用語を説明する。
図４は、静止座標系であるα−β座標系と、回転座標系であるｄ−ｑ座標系の説明図であり、α軸とｄ軸との角度差であるθが回転子３０Ａの磁極位置に相当する。α軸とは電動機のＵ相巻線に正の電流を流したときに生じる磁束の方向にとった座標軸であり、α軸電流とは電流ベクトルのα軸方向成分である。また、α軸と直交方向にβ軸を定義し、β軸方向成分の電流をβ軸電流と呼ぶ。
【０００７】
更に、ｄ軸とは回転子３０Ａの磁極が作る磁束の方向にとった座標軸であり、ｄ軸電流とは電流ベクトルのｄ軸方向成分である。電圧に関しても同じように定義し、ｄ軸電圧とは電圧ベクトルのｄ軸方向成分である。また、ｄ軸と直交方向にｑ軸を定義し、電流ベクトル、電圧ベクトルのｑ軸方向成分をそれぞれｑ軸電流、ｑ軸電圧と呼ぶ。但し、制御装置では推定したｄ軸やｑ軸の電圧、電流の情報しか得られないが、以下では簡単のため、例えば推定したｄ軸電流も単にｄ軸電流と呼ぶことにする。
【０００８】
図５は本発明の従来技術を示す制御ブロック図であり、電気学会論文誌Ｄ「産業応用部門誌」の１９９７年１月号に掲載された論文「速度起電力推定に基づくセンサレス突極形ブラシレスＤＣモータ制御」に記載されているセンサレス制御方式に、前述の特開平１１−７５３９４号公報記載の機能（点線で囲んだ空転起動制御部５０）を付加したものである。
【０００９】
図５において、１０は交流電源、２０は交流−直流変換及び直流−交流変換を行うインバータ、３０は永久磁石形同期電動機、４１は電動機３０の各相電機子電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出する電流検出器、４２は各相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗをα−β座標系の電流ｉα，ｉβに変換する相数変換器、４３はα−β座標系の電流ｉα，ｉβをｄ−ｑ座標系の電流ｉｄ，ｉｑに変換する座標変換器、４４は電動機３０の回転速度を推定する速度推定器、４５は速度推定値ωから磁極位置推定値θを求める積分器、４６はインバータ２０の半導体スイッチング素子に対するゲートパルスを生成し、このゲートパルスを切換スイッチ４７を介してインバータ２０に供給するための電流調節部である。
【００１０】
また、後に動作を説明する空転起動制御部５０は、電流ｉα，ｉβが入力される空転起動速度推定器５１及び空転起動位置推定器５２とこれらの推定器５１，５２の出力側に設けられた速度・位置推定値プリセットスイッチ５３と、各スイッチ４７，５３及び電機子巻線短絡制御部５５を制御する状態制御部５４と、電機子巻線短絡制御部５５とから構成されている。
【００１１】
この従来技術の動作を、以下に説明する。
まず、そのセンサレス制御方式は、電流調節部４６から出力される同期電動機３０の端子電圧成分であるｄ軸電圧ｖｄ及びｑ軸電圧ｖｑと、座標変換器４３から出力される電機子電流成分であるｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑとに基づいて、速度推定器４４が回転子の速度を推定し、演算された速度推定値ωを積分器４５により積分して回転子の磁極位置推定値θを演算する。
ここで、通常の運転時には、ゲートパルス切換スイッチ４７が電流調節部４６側（Ａ側）に接続されており、電流調節部４６から得られる電圧指令値（ｖｄ ＊，ｖｑ ＊）を用いてセンサレスベクトル制御を行う。
【００１２】
一方、空転起動時には、インバータ２０が停止していることを検出した状態制御部５４からのゲートパルス切換信号によって、ゲートパルス切換スイッチ４７を通常運転時のＡ側からＢ側に切り換える。
電機子巻線短絡制御部５５は、状態制御部５４からの制御信号ａにより、電機子巻線のうち少なくとも２相を短絡するように半導体スイッチング素子をオンするゲートパルスを作成し、次に半導体スイッチング素子を全てオフするように、ゲートパルスを作成する。
【００１３】
その際、回転子が空転していれば、誘起電圧の作用によって電機子巻線に電流が流れるので、このときの電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出し、相数変換器４２によりα軸電流Ｉα、β軸電流Ｉβを演算する。そしてこれらの電流値から、磁極位置θｒを空転起動位置推定器５２により、回転子の速度ωｒ１を空転起動速度推定器５１により演算する。
【００１４】
更に、上記の動作によって得られた演算結果を用いて空転起動を行うために、状態制御部５４からの制御信号ｂにより速度・位置推定値プリセットスイッチ５３をオンし、速度推定値及び位置推定値の初期値ωｒ１，θｒを設定する。同時に、状態制御部５４からのゲートパルス切換信号によってゲートパルス切換スイッチ４７をＡ側に戻し、インバータ２０を制御して同期電動機３０の空転起動が実行される。
【００１５】
続いて、電機子巻線を短絡することによって流れるα軸電流ｉα，β軸電流ｉβに基づいて、空転時の速度及び磁極位置を推定する方法について説明する。
まず、速度演算方法について説明する。電機子巻線を短絡し、次に半導体スイッチング素子を全てオフする一連の動作を２回行い、１回目の短絡により検出されたα軸電流ｉα１，β軸電流ｉβ１が最大となる位相をθｉ１、同じく２回目の短絡による位相をθｉ２とし、１回目の短絡開始から２回目の短絡開始までの間隔をＴとすると、数式１から速度ωｒ１が求まる。
【００１６】
【数１】
【００１７】
ここで、１回目の短絡によって流れる電機子電流の最大値のα，β軸成分を前述の如くｉα１，ｉβ１とし、同じく２回目をｉα２，ｉβ２とすると、θｉ１，θｉ２は数式２から求まる。
【００１８】
【数２】
【００１９】
ただし、この従来技術では、前述した特開平１１−７５３９４号公報の請求項５に記載されているように、間隔Ｔを、回転子が最大速度で空転している際に電気角で１８０°進む時間よりも短くする必要がある。そうしないと、例えば、回転子が正転方向に１６０°回転したときと、逆転方向に２００°回転したときとで位相差（θｉ２−θｉ１）が等しくなるため、どちらが正しいか判別できなくなる。
【００２０】
次に、磁極位置の演算方法について説明する。２回目の短絡により検出されたα軸電流ｉα２，β軸電流ｉβ２が最大となる位相をθｉ２とし、そのときのｄ軸電流をｉｄ２，ｑ軸電流をｉｑ２とすると、数式３により磁極位置θｒが求まる。
【００２１】
【数３】
【００２２】
ここで、ｉｄ２，ｉｑ２は、短絡する時間をｔ０、回転子の磁極による磁束をφｍ、ｄ軸及びｑ軸方向のインダクタンスをそれぞれＬｄ，Ｌｑ、上記速度推定演算で求めた速度推定値をωｒ１とすると、数式４により演算される。
【００２３】
【数４】
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１１−７５３９４号公報記載の公知技術を用いた図５等の従来技術では、原理的に短絡直前の電機子電流が零でなければ電機子電流ベクトルの位相を正確に演算することができず、速度や磁極位置を演算することができない。そのため、この従来技術では、１回目の短絡から２回目の短絡を開始するまでに電機子電流がほぼ零に減衰している必要がある。
【００２５】
また、インバータの出力電圧以上に誘起電圧が高くなる速度領域で回転子が空転している場合には、空転起動に当たって電機子巻線を短絡し、半導体スイッチング素子を全てオフして電機子電流を零に減衰させようとしても、インバータの出力電圧以上に誘起電圧が高いため、電機子電流が零に減衰するまでに時間がかかる。
そのため、電機子電流が減衰するまで２回目の短絡開始を待つ必要があるが、余り長い時間待ち過ぎると前述した間隔Ｔが電気角１８０°を越えてしまい、速度の極性を誤って演算するおそれがある。
【００２６】
そこで本発明は、インバータの出力電圧以上に誘起電圧が高くなるような速度領域で回転子が空転しているときでも、迅速かつ正確に空転速度及び磁極位置を推定して電動機の空転起動を可能にした永久磁石形同期電動機の制御装置を提供しようとするものである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、回転子の磁極位置を検出する位置検出器、及び端子電圧を検出する電圧検出器を有しない永久磁石形同期電動機をインバータにより駆動するための制御装置において、
前記インバータが停止していて回転子が空転している時に前記インバータを構成する半導体スイッチング素子をオンさせて電機子巻線の少なくとも２相を短絡させる手段と、この短絡動作の後に半導体スイッチング素子を全てオフさせる手段と、電機子電流をベクトルとしてとらえ、前記オフ期間中に流れる電機子電流を検出する手段と、前記オフ期間中に流れる電機子電流のベクトル回転方向から速度極性を検出する手段と、前記オフ期間中に流れる電機子電流の最大値から速度絶対値を演算する手段と、前記速度極性と前記速度絶対値とから回転子の空転速度を推定する手段と、回転子の空転速度から磁極位置を推定する手段と、を備えたものである。
【００２８】
請求項２記載の発明は、インバータが停止していて回転子が空転している時にインバータを構成する半導体スイッチング素子をオンさせて電機子巻線の少なくとも２相を短絡させる手段と、この短絡動作の後に半導体スイッチング素子を全てオフさせる手段と、電機子電流をベクトルとしてとらえ、前記オフ期間中に流れる電機子電流を検出する手段と、前記短絡動作及びオフ動作からなる一連の動作を少なくとも２回行ない、前記オフ期間中に流れる電機子電流の最大値が所定値以下であれば、従来技術と同様に各短絡時に流れる電機子電流の位相及び各短絡動作の時間間隔を用いて回転子の空転速度を推定する手段と、前記オフ期間中に流れる電機子電流の最大値が所定値を越えていれば、請求項１記載の発明と同様に、前記オフ期間中に流れる電機子電流のベクトル回転方向から検出した速度極性と、前記オフ期間中に流れる電機子電流の最大値から演算した速度絶対値とを用いて回転子の空転速度を推定する手段と、回転子の空転速度から磁極位置を推定する手段と、を備えたものである。
【００２９】
請求項３記載の発明は、インバータが停止していて回転子が空転している時にインバータを構成する半導体スイッチング素子をオンさせて電機子巻線の少なくとも２相を短絡させる手段と、この短絡動作の後に半導体スイッチング素子を全てオフさせる手段と、電機子電流をベクトルとしてとらえ、前記オフ期間中に流れる電機子電流を検出する手段と、前記短絡動作及びオフ動作からなる一連の動作を少なくとも２回行ない、２回目の動作の開始直前に流れている電機子電流の大きさが所定値以下であれば、従来技術と同様に各短絡時に流れる電機子電流の位相及び各短絡動作の時間間隔を用いて回転子の空転速度を推定する手段と、２回目の動作の開始直前に流れている電機子電流の大きさが所定値を越えていれば、請求項１記載の発明と同様に、前記オフ期間中に流れる電機子電流のベクトル回転方向から検出した速度極性と、前記オフ期間中に流れる電機子電流の最大値から演算した速度絶対値とを用いて回転子の空転速度を推定する手段と、回転子の空転速度から磁極位置を推定する手段と、を備えたものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は本発明の第１実施形態を示す制御ブロック図であり、請求項１に記載した発明の実施形態に相当する。この図１において、５０Ａは空転起動制御部である。
【００３１】
図５の従来技術と異なる点は、空転起動速度推定器５１に代えて、速度極性検出器５６ａ、速度絶対値演算器５６ｂ、及び乗算器５６ｃから構成される空転起動速度推定器５６が用いられている点であり、その他の構成要素については図５と同一である。なお、相数変換器４２から出力されるα軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβは、座標変換器４３以外に、速度極性検出器５６ａ、速度絶対値演算器５６ｂ、及び空転起動位置推定器５２に入力されている。
以下では、空転起動速度推定器５６を中心として本実施形態の動作を説明する。
【００３２】
空転起動速度推定器５６において、速度極性検出器５６ａは、電機子巻線を短絡することによって流れる電機子電流のベクトル回転方向から速度極性ｓｇｎ（ωｒ２）を検出し、これを乗算器５６ｃに出力する。速度絶対値演算器５６ｂは、電機子電流の最大値から速度絶対値｜ωｒ２｜を個別に演算し、これを乗算器５６ｃに出力する。
乗算器５６ｃは、速度極性ｓｇｎ（ωｒ２）及び速度絶対値｜ωｒ２｜を掛け合わせて空転速度ωｒ２（＝ｓｇｎ（ωｒ２）×｜ωｒ２｜）を演算する。
このとき、インバータ２０が停止していることを検出した状態制御部５４からの制御信号ｂにより、速度・位置推定値プリセットスイッチ５３はオン状態であるため、演算された空転速度ωｒ２はプリセットスイッチ５３を介して速度推定器４４に入力される。
【００３３】
本実施形態では、回転子の速度極性、つまり回転子の回転方向を、半導体スイッチング素子を全てオフする期間中の電機子電流ベクトルの回転方向から速度極性検出器５６ａにより検出しているため、従来技術のように、１回目の短絡開始から２回目の短絡開始までの間隔Ｔに回転子が電気角で１８０°以上動くことによって回転子の回転方向を誤検出するおそれがない。
【００３４】
次に、この実施形態における速度極性及び速度絶対値の演算方法について説明する。まず、半導体スイッチング素子を全てオフする期間中に流れる電機子電流の最大値のα軸成分，β軸成分をＩα０，Ｉβ０とし、その後のある時刻におけるα軸，β軸電流をＩαｎ，Ｉβｎとすると、速度極性ｓｇｎ（ωｒ２）は数式５から検出することができる。ここで、ある時刻とは、回転子が電気角で１８０°以上動くことがないような短い期間経過後の時刻であることは言うまでもない。
【００３５】
【数５】
【００３６】
また、前記Ｉα０，Ｉβ０を用い、更に磁極による磁束をφｍ、ｄ軸，ｑ軸方向のインダクタンスをＬｄ，Ｌｑ、短絡の期間をｔ０とすると、速度絶対値｜ωｒ２｜は、数式６により演算できる。
【００３７】
【数６】
【００３８】
数式６において、√（Ｉα０ ２＋Ｉβ０ ２）は電機子電流の大きさであるから、半導体スイッチング素子が全てオフする期間中に流れる電機子電流の最大値がわかれば、数式６により｜ωｒ２｜を演算することができる。
【００３９】
図５の従来技術と同様に、空転起動時には、状態制御部５４からのゲートパルス切換信号によりゲートパルス切換スイッチ４７を通常運転時のＡ側からＢ側に切り換え、電機子巻線短絡制御部５５から、電機子巻線のうち少なくとも２相を短絡するように半導体スイッチング素子をオンするゲートパルスを作成し、次に半導体スイッチング素子を全てオフするように、ゲートパルスを作成する。
【００４０】
そして、回転子空転時の電機子電流からα軸電流Ｉα、β軸電流Ｉβを演算し、これらの電流を用いて空転速度ωｒ２を演算する手順は前述したとおりである。
また、磁極位置θｒについては、空転起動位置推定器５２が前述の数式３、数式４を用いて演算する。
更に、状態制御部５４からのゲートパルス切換信号によってゲートパルス切換スイッチ４７をＡ側に戻し、インバータ２０を制御することによって同期電動機３０の空転起動が実行される。
なお、この実施形態における通常運転時のセンサレス制御方式は図５の従来技術と同様である。
【００４１】
次に、本発明の第２実施形態を図２に基づいて説明する。この実施形態は請求項２に記載した発明の実施形態に相当する。図２において、５０Ｂは空転起動制御部である。
第２実施形態では、図５における空転起動速度推定器５１及び空転起動位置推定記５２に加えて、図１に示した空転起動速度推定器５６と、空転起動速度推定器５１の出力ωｒ１と空転起動速度推定器５６の出力ωｒ２とを切り換える速度推定値切換スイッチ５８と、このスイッチ５８を切換制御する速度推定値切換器５７とが付加されている。
なお、速度推定値切換スイッチ５８によって選択された速度推定値ωｒ１またはωｒ２が、速度推定値ωｒとして速度・位置推定値プリセットスイッチ５３に入力されている。
【００４２】
また、相数変換器４２から出力されるα軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβは、空転起動速度推定器５１，５６、空転起動位置推定器５２及び速度推定値切換器５７に入力されている。
以下では、図５の従来技術及び図１の第１実施形態と異なる部分を中心として動作を説明する。
【００４３】
速度推定値切換器５７は、半導体スイッチング素子を全てオフする期間中に流れる電機子電流の最大値が所定の値以下であれば、速度推定値切換スイッチ５８のＣ側を接続して空転起動速度推定器５１の出力ωｒ１を速度推定値ωｒとして速度・位置推定値プリセットスイッチ５３に入力する。これにより、図２の回路は実質的に図５の従来技術と同一の動作を行う。
【００４４】
逆に、電機子電流の最大値が所定の値を越えていれば、速度推定値切換スイッチ５８のＤ側を接続して空転起動速度推定器５６の出力ωｒ２を速度推定値ωｒとして速度・位置推定値プリセットスイッチ５３に入力する。これにより、図２の回路は実質的に図１の回路と同一の動作を行う。
ここで、速度推定値切換スイッチ５８を切り換える所定の値とは、例えば、空転状態の電動機の誘起電圧がインバータの最大出力電圧と等しくなる速度を数式６に代入して求めた電機子電流の大きさとすればよい。
【００４５】
次いで、本発明の第３実施形態を図３に基づいて説明する。この実施形態は請求項３に記載した発明の実施形態に相当する。
図３において、５０Ｃは空転起動制御部であり、図２の第２実施形態と異なるのは、速度推定値切換器５７に代わって速度推定値切換器５９が用いられている点である。すなわち、速度推定値切換器の機能が第２実施形態と異なっている。
以下では、図２の第２実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００４６】
第３実施形態における速度推定値切換器５９は、電機子巻線を短絡し、次に半導体スイッチング素子を全てオフする一連の動作の２回目開始直前に流れている電機子電流のα，β軸成分を検出して、そのときの電機子電流の大きさが所定の値以下であれば、速度推定値切換スイッチ５８のＣ側を接続して空転起動速度推定器５１の出力ωｒ１を速度推定値ωｒとして速度・位置推定値プリセットスイッチ５３に入力する。これにより、図３の回路は実質的に図５の従来技術と同一の動作を行う。
【００４７】
逆に、電機子電流の大きさが所定の値を越えていれば、速度推定値切換スイッチ５８のＤ側を接続して空転起動速度推定器５６の出力ωｒ２を速度推定値ωｒとして速度・位置推定値プリセットスイッチ５３に入力する。これにより、図３の回路は実質的に図１の回路と同一の動作を行う。
ここで、所定の値とは、例えば、短絡によって流れる電機子電流が減衰している状態での値、すなわちほぼ零とすればよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、位置検出器及び電圧検出器を用いないでインバータにより永久磁石形同期電動機を運転する制御装置において、インバータの出力電圧の限界以上に誘起電圧が高くなる速度領域で回転子が空転しているときでも、回転子の速度及び磁極位置を迅速に検出して同期電動機を空転起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１実施形態を示す制御ブロック図である。
【図２】本願発明の第２実施形態を示す制御ブロック図である。
【図３】本願発明の第３実施形態を示す制御ブロック図である。
【図４】α−β座標系及びｄ−ｑ座標系を説明する図である。
【図５】従来技術を示す制御ブロック図である。
【符号の説明】
１０ 交流電源
２０ インバータ
３０ 永久磁石形同期電動機
４１ 電流検出器
４２ 相数変換器
４３ 座標変換器
４４ 速度推定器
４５ 積分器
４６ 電流調節器
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ 空転起動制御部
５１，５６ 空転起動速度推定器
５２ 空転起動位置推定器
５３ 速度・位置推定値プリセットスイッチ
５４ 状態制御部
５５ 電機子巻線短絡制御部
５６ａ 速度極性検出器
５６ｂ 速度絶対値演算器
５６ｃ 乗算器
５７，５９ 速度推定値切換器
５８ 速度推定値切換スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石形同期電動機の制御装置に関し、特に回転子の磁極位置を検出するための位置検出器、及び電動機の端子電圧を検出する電圧検出器を使用しない永久磁石形同期電動機を対象として、インバータが停止している状態で回転子が空転している場合でも電動機の確実な起動を可能にした永久磁石形同期電動機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータなどの電力変換器を用いた永久磁石形同期電動機の制御では、一般にエンコーダやレゾルバなどの位置検出器により回転子の磁極位置を検出し、それに合わせて電動機の電圧や電流を制御する必要がある。
これに対して制御装置の低コスト化を目的として、位置検出器を用いずに、電動機の電圧や電流の情報から電気的に磁極位置を推定演算するセンサレス制御が提案されている。このセンサレス制御において、一般に高価である電圧検出器を不要にして更なる低コスト化を図るために、電圧指令値と電圧実際値（端子電圧実際値）とは等しいという前提のもとに、電圧指令値と電流検出値とを用いて磁極位置を推定演算する方法がある。
【０００３】
インバータを運転している状態では、確かに電圧実際値が電圧指令値とほぼ等しくなるように制御が行われている。しかるに、インバータが停止していて電動機が回転している場合、すなわち電動機が空転している場合には、電動機に誘起電圧が発生しているにもかかわらず電圧指令値はゼロまたは不定な値になるので、前述した電圧指令値と電圧実際値とがほぼ等しいという前提は成立しない。
このような状態でインバータを起動すると、磁極位置が分からないので電動機の誘起電圧と端子電圧の各瞬時値間に大きな差が生じて過電流が流れたり、起動直後に電動機が脱調したりして運転不能になる。
【０００４】
上記問題を解決する方法として、特開平１１−７５３９４号公報に記載された交流回転機用電力変換装置が知られている。
この公知技術では、その請求項１，２に記載されているように、電動機の回転子が空転中にインバータを構成する半導体スイッチング素子をオンさせて電機子巻線を短絡させる。その際、回転子が空転していれば誘起電圧の作用によって電機子巻線に電流が流れ、この電流値は磁極位置と回転速度とに依存するので、上記電流値に基づいて回転子の磁極位置を推定する原理を用いている。また、上記従来技術の請求項３，４に記載されている如く、電機子巻線を短絡してから一定時間後に半導体スイッチング素子を全てオフさせることとし、これらの短絡、全てオフの一連の動作を２回行い、２回の短絡時に流れる電流ベクトルの角度差から回転子の速度を演算するものである。
【０００５】
上述した公知技術によれば、位置検出器や速度検出器、電圧検出器を持たない同期電動機が空転している場合でも、演算による磁極位置検出を可能にしてインバータを支障なく起動することが可能である。
なお、本明細書では、電動機が空転中にインバータを起動することを、以後、「空転起動」と呼ぶことにする。
【０００６】
ここで、今後の理解を容易にするために用語を説明する。
図４は、静止座標系であるα−β座標系と、回転座標系であるｄ−ｑ座標系の説明図であり、α軸とｄ軸との角度差であるθが回転子３０Ａの磁極位置に相当する。α軸とは電動機のＵ相巻線に正の電流を流したときに生じる磁束の方向にとった座標軸であり、α軸電流とは電流ベクトルのα軸方向成分である。また、α軸と直交方向にβ軸を定義し、β軸方向成分の電流をβ軸電流と呼ぶ。
【０００７】
更に、ｄ軸とは回転子３０Ａの磁極が作る磁束の方向にとった座標軸であり、ｄ軸電流とは電流ベクトルのｄ軸方向成分である。電圧に関しても同じように定義し、ｄ軸電圧とは電圧ベクトルのｄ軸方向成分である。また、ｄ軸と直交方向にｑ軸を定義し、電流ベクトル、電圧ベクトルのｑ軸方向成分をそれぞれｑ軸電流、ｑ軸電圧と呼ぶ。但し、制御装置では推定したｄ軸やｑ軸の電圧、電流の情報しか得られないが、以下では簡単のため、例えば推定したｄ軸電流も単にｄ軸電流と呼ぶことにする。
【０００８】
図５は本発明の従来技術を示す制御ブロック図であり、電気学会論文誌Ｄ「産業応用部門誌」の１９９７年１月号に掲載された論文「速度起電力推定に基づくセンサレス突極形ブラシレスＤＣモータ制御」に記載されているセンサレス制御方式に、前述の特開平１１−７５３９４号公報記載の機能（点線で囲んだ空転起動制御部５０）を付加したものである。
【０００９】
図５において、１０は交流電源、２０は交流−直流変換及び直流−交流変換を行うインバータ、３０は永久磁石形同期電動機、４１は電動機３０の各相電機子電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出する電流検出器、４２は各相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗをα−β座標系の電流ｉα，ｉβに変換する相数変換器、４３はα−β座標系の電流ｉα，ｉβをｄ−ｑ座標系の電流ｉｄ，ｉｑに変換する座標変換器、４４は電動機３０の回転速度を推定する速度推定器、４５は速度推定値ωから磁極位置推定値θを求める積分器、４６はインバータ２０の半導体スイッチング素子に対するゲートパルスを生成し、このゲートパルスを切換スイッチ４７を介してインバータ２０に供給するための電流調節部である。
【００１０】
また、後に動作を説明する空転起動制御部５０は、電流ｉα，ｉβが入力される空転起動速度推定器５１及び空転起動位置推定器５２とこれらの推定器５１，５２の出力側に設けられた速度・位置推定値プリセットスイッチ５３と、各スイッチ４７，５３及び電機子巻線短絡制御部５５を制御する状態制御部５４と、電機子巻線短絡制御部５５とから構成されている。
【００１１】
この従来技術の動作を、以下に説明する。
まず、そのセンサレス制御方式は、電流調節部４６から出力される同期電動機３０の端子電圧成分であるｄ軸電圧ｖｄ及びｑ軸電圧ｖｑと、座標変換器４３から出力される電機子電流成分であるｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑとに基づいて、速度推定器４４が回転子の速度を推定し、演算された速度推定値ωを積分器４５により積分して回転子の磁極位置推定値θを演算する。
ここで、通常の運転時には、ゲートパルス切換スイッチ４７が電流調節部４６側（Ａ側）に接続されており、電流調節部４６から得られる電圧指令値（ｖｄ ＊，ｖｑ ＊）を用いてセンサレスベクトル制御を行う。
【００１２】
一方、空転起動時には、インバータ２０が停止していることを検出した状態制御部５４からのゲートパルス切換信号によって、ゲートパルス切換スイッチ４７を通常運転時のＡ側からＢ側に切り換える。
電機子巻線短絡制御部５５は、状態制御部５４からの制御信号ａにより、電機子巻線のうち少なくとも２相を短絡するように半導体スイッチング素子をオンするゲートパルスを作成し、次に半導体スイッチング素子を全てオフするように、ゲートパルスを作成する。
【００１３】
その際、回転子が空転していれば、誘起電圧の作用によって電機子巻線に電流が流れるので、このときの電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出し、相数変換器４２によりα軸電流Ｉα、β軸電流Ｉβを演算する。そしてこれらの電流値から、磁極位置θｒを空転起動位置推定器５２により、回転子の速度ωｒ１を空転起動速度推定器５１により演算する。
【００１４】
更に、上記の動作によって得られた演算結果を用いて空転起動を行うために、状態制御部５４からの制御信号ｂにより速度・位置推定値プリセットスイッチ５３をオンし、速度推定値及び位置推定値の初期値ωｒ１，θｒを設定する。同時に、状態制御部５４からのゲートパルス切換信号によってゲートパルス切換スイッチ４７をＡ側に戻し、インバータ２０を制御して同期電動機３０の空転起動が実行される。
【００１５】
続いて、電機子巻線を短絡することによって流れるα軸電流ｉα，β軸電流ｉβに基づいて、空転時の速度及び磁極位置を推定する方法について説明する。
まず、速度演算方法について説明する。電機子巻線を短絡し、次に半導体スイッチング素子を全てオフする一連の動作を２回行い、１回目の短絡により検出されたα軸電流ｉα１，β軸電流ｉβ１が最大となる位相をθｉ１、同じく２回目の短絡による位相をθｉ２とし、１回目の短絡開始から２回目の短絡開始までの間隔をＴとすると、数式１から速度ωｒ１が求まる。
【００１６】
【数１】
ここで、１回目の短絡によって流れる電機子電流の最大値のα，β軸成分を前述の如くｉα１，ｉβ１とし、同じく２回目をｉα２，ｉβ２とすると、θｉ１，θｉ２は数式２から求まる。
【００１８】
【数２】
ただし、この従来技術では、前述した特開平１１−７５３９４号公報の請求項５に記載されているように、間隔Ｔを、回転子が最大速度で空転している際に電気角で１８０°進む時間よりも短くする必要がある。そうしないと、例えば、回転子が正転方向に１６０°回転したときと、逆転方向に２００°回転したときとで位相差（θｉ２−θｉ１）が等しくなるため、どちらが正しいか判別できなくなる。
【００２０】
次に、磁極位置の演算方法について説明する。２回目の短絡により検出されたα軸電流ｉα２，β軸電流ｉβ２が最大となる位相をθｉ２とし、そのときのｄ軸電流をｉｄ２，ｑ軸電流をｉｑ２とすると、数式３により磁極位置θｒが求まる。
【００２１】
【数３】
ここで、ｉｄ２，ｉｑ２は、短絡する時間をｔ０、回転子の磁極による磁束をφｍ、ｄ軸及びｑ軸方向のインダクタンスをそれぞれＬｄ，Ｌｑ、上記速度推定演算で求めた速度推定値をωｒ１とすると、数式４により演算される。
【００２３】
【数４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１１−７５３９４号公報記載の公知技術を用いた図５等の従来技術では、原理的に短絡直前の電機子電流が零でなければ電機子電流ベクトルの位相を正確に演算することができず、速度や磁極位置を演算することができない。そのため、この従来技術では、１回目の短絡から２回目の短絡を開始するまでに電機子電流がほぼ零に減衰している必要がある。
【００２５】
また、インバータの出力電圧以上に誘起電圧が高くなる速度領域で回転子が空転している場合には、空転起動に当たって電機子巻線を短絡し、半導体スイッチング素子を全てオフして電機子電流を零に減衰させようとしても、インバータの出力電圧以上に誘起電圧が高いため、電機子電流が零に減衰するまでに時間がかかる。
そのため、電機子電流が減衰するまで２回目の短絡開始を待つ必要があるが、余り長い時間待ち過ぎると前述した間隔Ｔが電気角１８０°を越えてしまい、速度の極性を誤って演算するおそれがある。
【００２６】
そこで本発明は、インバータの出力電圧以上に誘起電圧が高くなるような速度領域で回転子が空転しているときでも、迅速かつ正確に空転速度及び磁極位置を推定して電動機の空転起動を可能にした永久磁石形同期電動機の制御装置を提供しようとするものである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、回転子の磁極位置を検出する位置検出器、及び端子電圧を検出する電圧検出器を有しない永久磁石形同期電動機をインバータにより駆動するための制御装置において、
前記インバータが停止していて回転子が空転している時に前記インバータを構成する半導体スイッチング素子をオンさせて電機子巻線の少なくとも２相を短絡させる手段と、この短絡動作の後に半導体スイッチング素子を全てオフさせる手段と、電機子電流をベクトルとしてとらえ、前記オフ期間中に流れる電機子電流を検出する手段と、前記オフ期間中に流れる電機子電流のベクトル回転方向から速度極性を検出する手段と、前記オフ期間中に流れる電機子電流の最大値から速度絶対値を演算する手段と、前記速度極性と前記速度絶対値とから回転子の空転速度を推定する手段と、回転子の空転速度から磁極位置を推定する手段と、を備えたものである。
【００２８】
請求項２記載の発明は、インバータが停止していて回転子が空転している時にインバータを構成する半導体スイッチング素子をオンさせて電機子巻線の少なくとも２相を短絡させる手段と、この短絡動作の後に半導体スイッチング素子を全てオフさせる手段と、電機子電流をベクトルとしてとらえ、前記オフ期間中に流れる電機子電流を検出する手段と、前記短絡動作及びオフ動作からなる一連の動作を少なくとも２回行ない、前記オフ期間中に流れる電機子電流の最大値が所定値以下であれば、従来技術と同様に各短絡時に流れる電機子電流の位相及び各短絡動作の時間間隔を用いて回転子の空転速度を推定する手段と、前記オフ期間中に流れる電機子電流の最大値が所定値を越えていれば、請求項１記載の発明と同様に、前記オフ期間中に流れる電機子電流のベクトル回転方向から検出した速度極性と、前記オフ期間中に流れる電機子電流の最大値から演算した速度絶対値とを用いて回転子の空転速度を推定する手段と、回転子の空転速度から磁極位置を推定する手段と、を備えたものである。
【００２９】
請求項３記載の発明は、インバータが停止していて回転子が空転している時にインバータを構成する半導体スイッチング素子をオンさせて電機子巻線の少なくとも２相を短絡させる手段と、この短絡動作の後に半導体スイッチング素子を全てオフさせる手段と、電機子電流をベクトルとしてとらえ、前記オフ期間中に流れる電機子電流を検出する手段と、前記短絡動作及びオフ動作からなる一連の動作を少なくとも２回行ない、２回目の動作の開始直前に流れている電機子電流の大きさが所定値以下であれば、従来技術と同様に各短絡時に流れる電機子電流の位相及び各短絡動作の時間間隔を用いて回転子の空転速度を推定する手段と、２回目の動作の開始直前に流れている電機子電流の大きさが所定値を越えていれば、請求項１記載の発明と同様に、前記オフ期間中に流れる電機子電流のベクトル回転方向から検出した速度極性と、前記オフ期間中に流れる電機子電流の最大値から演算した速度絶対値とを用いて回転子の空転速度を推定する手段と、回転子の空転速度から磁極位置を推定する手段と、を備えたものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は本発明の第１実施形態を示す制御ブロック図であり、請求項１に記載した発明の実施形態に相当する。この図１において、５０Ａは空転起動制御部である。
【００３１】
図５の従来技術と異なる点は、空転起動速度推定器５１に代えて、速度極性検出器５６ａ、速度絶対値演算器５６ｂ、及び乗算器５６ｃから構成される空転起動速度推定器５６が用いられている点であり、その他の構成要素については図５と同一である。なお、相数変換器４２から出力されるα軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβは、座標変換器４３以外に、速度極性検出器５６ａ、速度絶対値演算器５６ｂ、及び空転起動位置推定器５２に入力されている。
以下では、空転起動速度推定器５６を中心として本実施形態の動作を説明する。
【００３２】
空転起動速度推定器５６において、速度極性検出器５６ａは、電機子巻線を短絡することによって流れる電機子電流のベクトル回転方向から速度極性ｓｇｎ（ωｒ２）を検出し、これを乗算器５６ｃに出力する。速度絶対値演算器５６ｂは、電機子電流の最大値から速度絶対値｜ωｒ２｜を個別に演算し、これを乗算器５６ｃに出力する。
乗算器５６ｃは、速度極性ｓｇｎ（ωｒ２）及び速度絶対値｜ωｒ２｜を掛け合わせて空転速度ωｒ２（＝ｓｇｎ（ωｒ２）×｜ωｒ２｜）を演算する。
このとき、インバータ２０が停止していることを検出した状態制御部５４からの制御信号ｂにより、速度・位置推定値プリセットスイッチ５３はオン状態であるため、演算された空転速度ωｒ２はプリセットスイッチ５３を介して速度推定器４４に入力される。
【００３３】
本実施形態では、回転子の速度極性、つまり回転子の回転方向を、半導体スイッチング素子を全てオフする期間中の電機子電流ベクトルの回転方向から速度極性検出器５６ａにより検出しているため、従来技術のように、１回目の短絡開始から２回目の短絡開始までの間隔Ｔに回転子が電気角で１８０°以上動くことによって回転子の回転方向を誤検出するおそれがない。
【００３４】
次に、この実施形態における速度極性及び速度絶対値の演算方法について説明する。まず、半導体スイッチング素子を全てオフする期間中に流れる電機子電流の最大値のα軸成分，β軸成分をＩα０，Ｉβ０とし、その後のある時刻におけるα軸，β軸電流をＩαｎ，Ｉβｎとすると、速度極性ｓｇｎ（ωｒ２）は数式５から検出することができる。ここで、ある時刻とは、回転子が電気角で１８０°以上動くことがないような短い期間経過後の時刻であることは言うまでもない。
【００３５】
【数５】
また、前記Ｉα０，Ｉβ０を用い、更に磁極による磁束をφｍ、ｄ軸，ｑ軸方向のインダクタンスをＬｄ，Ｌｑ、短絡の期間をｔ０とすると、速度絶対値｜ωｒ２｜は、数式６により演算できる。
【００３７】
【数６】
数式６において、√（Ｉα０ ２＋Ｉβ０ ２）は電機子電流の大きさであるから、半導体スイッチング素子が全てオフする期間中に流れる電機子電流の最大値がわかれば、数式６により｜ωｒ２｜を演算することができる。
【００３９】
図５の従来技術と同様に、空転起動時には、状態制御部５４からのゲートパルス切換信号によりゲートパルス切換スイッチ４７を通常運転時のＡ側からＢ側に切り換え、電機子巻線短絡制御部５５から、電機子巻線のうち少なくとも２相を短絡するように半導体スイッチング素子をオンするゲートパルスを作成し、次に半導体スイッチング素子を全てオフするように、ゲートパルスを作成する。
【００４０】
そして、回転子空転時の電機子電流からα軸電流Ｉα、β軸電流Ｉβを演算し、これらの電流を用いて空転速度ωｒ２を演算する手順は前述したとおりである。
また、磁極位置θｒについては、空転起動位置推定器５２が前述の数式３、数式４を用いて演算する。
更に、状態制御部５４からのゲートパルス切換信号によってゲートパルス切換スイッチ４７をＡ側に戻し、インバータ２０を制御することによって同期電動機３０の空転起動が実行される。
なお、この実施形態における通常運転時のセンサレス制御方式は図５の従来技術と同様である。
【００４１】
次に、本発明の第２実施形態を図２に基づいて説明する。この実施形態は請求項２に記載した発明の実施形態に相当する。図２において、５０Ｂは空転起動制御部である。
第２実施形態では、図５における空転起動速度推定器５１及び空転起動位置推定記５２に加えて、図１に示した空転起動速度推定器５６と、空転起動速度推定器５１の出力ωｒ１と空転起動速度推定器５６の出力ωｒ２とを切り換える速度推定値切換スイッチ５８と、このスイッチ５８を切換制御する速度推定値切換器５７とが付加されている。
なお、速度推定値切換スイッチ５８によって選択された速度推定値ωｒ１またはωｒ２が、速度推定値ωｒとして速度・位置推定値プリセットスイッチ５３に入力されている。
【００４２】
また、相数変換器４２から出力されるα軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβは、空転起動速度推定器５１，５６、空転起動位置推定器５２及び速度推定値切換器５７に入力されている。
以下では、図５の従来技術及び図１の第１実施形態と異なる部分を中心として動作を説明する。
【００４３】
速度推定値切換器５７は、半導体スイッチング素子を全てオフする期間中に流れる電機子電流の最大値が所定の値以下であれば、速度推定値切換スイッチ５８のＣ側を接続して空転起動速度推定器５１の出力ωｒ１を速度推定値ωｒとして速度・位置推定値プリセットスイッチ５３に入力する。これにより、図２の回路は実質的に図５の従来技術と同一の動作を行う。
【００４４】
逆に、電機子電流の最大値が所定の値を越えていれば、速度推定値切換スイッチ５８のＤ側を接続して空転起動速度推定器５６の出力ωｒ２を速度推定値ωｒとして速度・位置推定値プリセットスイッチ５３に入力する。これにより、図２の回路は実質的に図１の回路と同一の動作を行う。
ここで、速度推定値切換スイッチ５８を切り換える所定の値とは、例えば、空転状態の電動機の誘起電圧がインバータの最大出力電圧と等しくなる速度を数式６に代入して求めた電機子電流の大きさとすればよい。
【００４５】
次いで、本発明の第３実施形態を図３に基づいて説明する。この実施形態は請求項３に記載した発明の実施形態に相当する。
図３において、５０Ｃは空転起動制御部であり、図２の第２実施形態と異なるのは、速度推定値切換器５７に代わって速度推定値切換器５９が用いられている点である。すなわち、速度推定値切換器の機能が第２実施形態と異なっている。
以下では、図２の第２実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００４６】
第３実施形態における速度推定値切換器５９は、電機子巻線を短絡し、次に半導体スイッチング素子を全てオフする一連の動作の２回目開始直前に流れている電機子電流のα，β軸成分を検出して、そのときの電機子電流の大きさが所定の値以下であれば、速度推定値切換スイッチ５８のＣ側を接続して空転起動速度推定器５１の出力ωｒ１を速度推定値ωｒとして速度・位置推定値プリセットスイッチ５３に入力する。これにより、図３の回路は実質的に図５の従来技術と同一の動作を行う。
【００４７】
逆に、電機子電流の大きさが所定の値を越えていれば、速度推定値切換スイッチ５８のＤ側を接続して空転起動速度推定器５６の出力ωｒ２を速度推定値ωｒとして速度・位置推定値プリセットスイッチ５３に入力する。これにより、図３の回路は実質的に図１の回路と同一の動作を行う。
ここで、所定の値とは、例えば、短絡によって流れる電機子電流が減衰している状態での値、すなわちほぼ零とすればよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、位置検出器及び電圧検出器を用いないでインバータにより永久磁石形同期電動機を運転する制御装置において、インバータの出力電圧の限界以上に誘起電圧が高くなる速度領域で回転子が空転しているときでも、回転子の速度及び磁極位置を迅速に検出して同期電動機を空転起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１実施形態を示す制御ブロック図である。
【図２】本願発明の第２実施形態を示す制御ブロック図である。
【図３】本願発明の第３実施形態を示す制御ブロック図である。
【図４】α−β座標系及びｄ−ｑ座標系を説明する図である。
【図５】従来技術を示す制御ブロック図である。
【符号の説明】
１０ 交流電源
２０ インバータ
３０ 永久磁石形同期電動機
４１ 電流検出器
４２ 相数変換器
４３ 座標変換器
４４ 速度推定器
４５ 積分器
４６ 電流調節器
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ 空転起動制御部
５１，５６ 空転起動速度推定器
５２ 空転起動位置推定器
５３ 速度・位置推定値プリセットスイッチ
５４ 状態制御部
５５ 電機子巻線短絡制御部
５６ａ 速度極性検出器
５６ｂ 速度絶対値演算器
５６ｃ 乗算器
５７，５９ 速度推定値切換器
５８ 速度推定値切換スイッチ
Claims (3)
- 回転子の磁極位置を検出する位置検出器、及び端子電圧を検出する電圧検出器を有しない永久磁石形同期電動機をインバータにより駆動するための制御装置において、
インバータが停止していて回転子が空転している時にインバータを構成する半導体スイッチング素子をオンさせて電機子巻線の少なくとも２相を短絡させる手段と、
この短絡動作の後に半導体スイッチング素子を全てオフさせる手段と、
電機子電流をベクトルとしてとらえ、
前記オフ期間中に流れる電機子電流を検出する手段と、
前記オフ期間中に流れる電機子電流のベクトル回転方向から速度極性を検出する手段と、
前記オフ期間中に流れる電機子電流の最大値から速度絶対値を演算する手段と、
前記速度極性と前記速度絶対値とから回転子の空転速度を推定する手段と、 回転子の空転速度から磁極位置を推定する手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 - 回転子の磁極位置を検出する位置検出器、及び端子電圧を検出する電圧検出器を有しない永久磁石形同期電動機をインバータにより駆動するための制御装置において、
インバータが停止していて回転子が空転している時にインバータを構成する半導体スイッチング素子をオンさせて電機子巻線の少なくとも２相を短絡させる手段と、
この短絡動作の後に半導体スイッチング素子を全てオフさせる手段と、
電機子電流をベクトルとしてとらえ、
前記オフ期間中に流れる電機子電流を検出する手段と、
前記短絡動作及びオフ動作からなる一連の動作を少なくとも２回行ない、
前記オフ期間中に流れる電機子電流の最大値が所定値以下であれば、各短絡時に流れる電機子電流の位相及び各短絡動作の時間間隔を用いて回転子の空転速度を推定する手段と、
前記オフ期間中に流れる電機子電流の最大値が所定値を越えていれば、前記オフ期間中に流れる電機子電流のベクトル回転方向から検出した速度極性と、前記オフ期間中に流れる電機子電流の最大値から演算した速度絶対値とを用いて回転子の空転速度を推定する手段と、
回転子の空転速度から磁極位置を推定する手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 - 回転子の磁極位置を検出する位置検出器、及び端子電圧を検出する電圧検出器を有しない永久磁石形同期電動機をインバータにより駆動するための制御装置において、
インバータが停止していて回転子が空転している時にインバータを構成する半導体スイッチング素子をオンさせて電機子巻線の少なくとも２相を短絡させる手段と、
この短絡動作の後に半導体スイッチング素子を全てオフさせる手段と、
電機子電流をベクトルとしてとらえ、
前記オフ期間中に流れる電機子電流を検出する手段と、
前記短絡動作及びオフ動作からなる一連の動作を少なくとも２回行ない、
２回目の動作の開始直前に流れている電機子電流の大きさが所定値以下であれば、各短絡時に流れる電機子電流の位相及び各短絡動作の時間間隔を用いて回転子の空転速度を推定する手段と、
２回目の動作の開始直前に流れている電機子電流の大きさが所定値を越えていれば、前記オフ期間中に流れる電機子電流のベクトル回転方向から検出した速度極性と、前記オフ期間中に流れる電機子電流の最大値から演算した速度絶対値とを用いて回転子の空転速度を推定する手段と、
回転子の空転速度から磁極位置を推定する手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
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