JP6967470B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置に関する。

インバータ等の電力変換装置は、多相の回転電機の電流をパルス幅変調（ＰＷＭ）により制御する。回転電機が三相モータの場合には、三相の巻線にそれぞれ印加する電圧指令値とＰＷＭの基準となるキャリア信号を比較して、三相インバータのスイッチング素子のオンとオフを切り替えることで、三相の巻線電流が制御される。三相モータの出力トルク及び回転速度は、三相の巻線電流により、所望の値に制御される。

出力トルクの制御には、印加電圧の位相を適切に制御する必要があり、そのためにはモータの回転子位置を正確に把握する必要がある。回転子位置を検出するには、励磁コイルからの磁界を検出コイルで検出するレゾルバや高感度な磁気センサを用いるＧＭＲなどの位置センサが用いられている。加えて、位置センサが故障しても駆動を継続可能とするために、２個以上のセンサ出力が得られる冗長化された位置センサが用いられつつある。

冗長化された位置センサの故障判定では、位置センサの出力を比較することで故障出力を判定する。しかし、２出力のみを比較した場合に、故障判定は可能であるが故障した出力を特定することは困難である。そこで、３出力以上を比較して故障出力を特定することが要求される。

特許文献１に記載の従来例１には、モータ駆動制御装置の位置検出センサの不具合における課題が示されている。この解決手段として、インバータの通電期間で位置検出センサの正常と異常を判定し、異常である位置センサの影響を受けずに駆動する方法（位置検出センサの異常検出方法）が述べられている。

特開2010-22196号公報

従来例１では、ホールＩＣまたはホール素子を位置センサとして用いた場合に、不具合が生じても異常である位置センサの出力の影響を受けることなく、モータを回転させる内容が開示されている。ホールＩＣまたはホール素子は、電気角で１２０度毎に３６０度を検出するため最小3個を用いる必要がある。従来例１では、ホールＩＣの３個のうち１個の故障を特定し、残る２個での運転継続を可能にする内容が開示されている。

しかし、位置の分解能は電気角６０度となり、レゾルバやＧＭＲなどの磁気センサと比較して検出分解能が低い。また、電気角６０度未満の分解能を有した位置センサの故障を特定する技術の開示はない。

本発明の目的は、モータの中性点電圧を用いて位置センサの故障を判定することができる制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、第１の位置センサによって検出されるモータの回転子の位置に基づいてインバータが前記モータに印加する電圧の第１の指令値を決定する処理と、第２の位置センサによって検出される前記回転子の位置又は前記モータの中性点電圧に基づいて前記インバータが前記モータに印加する電圧の第２の指令値を決定する処理とを並列に行う印加電圧決定部と、前記第１の指令値に応じた第１のパルス幅変調信号と前記第２の指令値に応じた第２のパルス幅変調信号とを交互に前記インバータへ出力する変調部と、前記第１の位置センサによって検出される前記回転子の位置と前記モータの中性点電圧から推定される前記回転子の位置とを比較することにより前記第１の位置センサが故障しているか否かを判定する判定部と、を備える。

本発明によれば、モータの中性点電圧を用いて位置センサの故障を判定することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

第１実施形態の全体構成図である。 インバータの回路構成を示す図である。 制御装置の制御構成を示す図である。 ＰＷＭ変調部の詳細を示す図である。 インバータの出力ベクトルを示す図である。 中性点電圧と位相の関係を示す図である。 ＰＷＭ出力のデューティ波形と中性点電圧の波形を示す図である。 第２実施形態の２系統モータの構成図である。 第３実施形態の構成図である。 第３実施形態のＰＷＭ出力のデューティ波形と中性点電圧の波形を示す図である。

以下、図を参照しながら、本発明の第１〜第３の実施形態による制御装置の詳細を説明する。制御装置は、モータを駆動するインバータを制御する。

（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態の全体構成図を示す。図１のモータ１は、Ｕ、Ｖ、Ｗの三相巻線と三相の接続点である中性点Ｎを引き出した中性線を有している。インバータ２は、各相の上下アームにそれぞれスイッチング素子を備えた６素子で構成され、モータ１のＵ、Ｖ、Ｗの各相に接続されることで、インバータ２の入力であるＰＮ間の電圧がモータ１の各相に通電される。

図２にインバータ２の回路構成を示す。インバータ２は、Ｕ相出力ＵＩに接続される上アームＳｕｐと下アームＳｕｎ、Ｖ相出力ＶIに接続される上アームＳｖｐと下アームＳｖｎ、Ｗ相出力ＷIに接続される上アームＳｗｐと下アームＳｗｎで構成される。

図１に示す直流電圧電源３は、バッテリやＤＣ／ＤＣコンバータなどで構成される。また、直流電圧の安定化や電圧リプル低減のために、電解コンデンサなどの整流素子がバッテリなどに並列に接続されて用いられることがあるが、本実施形態では直流電圧電源３に含めて図示している。直流電流検出器４は、インバータ２の保護用のシャント抵抗や、それとは別に直流電流センサを付加してインバータ２を介してモータ１の電流を検出する。また、同じ目的のために、モータ１とインバータ２の間に交流電流センサを付加しても良い。

直流電流検出器４による検出電流Ｉ０と、直流電圧電源３の直流電圧Ｖ０は、ともに制御装置５に入力され、インバータ２のスイッチングタイミングが決定される。さらに、制御装置５には、モータ１の回転子位置を検出する位置センサ６のセンサ出力と、中性点Ｎの中性点電圧ＶＮが入力される。なお、制御装置５は、例えば、マイコン等であり、プロセッサ、メモリ等から構成される。

図３に、制御装置５の構成を示す。トルク／電流換算部５０１は、トルク指令を電流指令に換算する。相電流演算部５０２は、直流電流検出器４によって検出される検出電流Ｉ０からモータ１の相電流を演算する。トルク／電流換算部５０１の出力と相電流演算部５０２の出力との偏差を入力として、この偏差が０になるように電流制御部５０３は電流を制御する。電流制御部５０３の出力と直流電圧Ｖ０および速度（モータの回転速度）を用いて電圧指令演算部５０４は電圧指令を演算する。回転子の位置にもとづく位相と固定子座標であるｄ軸およびｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊およびＶｑ＊とによりｄｑ／三相変換部５０６は三相交流指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を求める。

ＰＷＭ変調部５０７は、それら三相交流指令を入力として、キャリア波形と比較してインバータ２のスイッチング信号を生成する。電圧指令演算部５０４とｄｑ／三相変換部５０６は、インバータ２で駆動する印加電圧を決定する印加電圧決定部５１０とみなせる。位相／速度演算部５０５は速度と位相を決定（演算）する。詳細には、位相／速度演算部５０５は、位置センサ６の出力であるＡ、Ｂから検出位相を演算する。また、位相／速度演算部５０５は、中性点電圧と位相の対応関係を表すマップを用いて中性点電圧ＶＮから推定位相を検索し又は近似式を用いて推定位相を演算する。ここで、モータ１の中性点電圧ＶＮから推定される回転子の位置は、出力Ａの位置センサ６（第１の位置センサ）によって検出される回転子の位置及び出力Ｂの位置センサ６（第２の位置センサ）によって検出される回転子の位置を利用しないため、それらに依存しない。これにより、モータ１の中性点電圧ＶＮから推定される回転子の位置（推定位相）は、位置センサ６の故障に影響されない。なお、マップは、実験又はシミュレーション等の結果から事前に作成され、メモリ等に記憶される。

図４に、ＰＷＭ変調部５０７の詳細を示す。位相／速度演算部５０５は、位置センサ６の出力Ａから位相（検出位相）と速度（検出速度）を演算する。印加電圧決定部５１０は、これらの検出位相と検出速度から三相交流指令を演算し、出力［１］としてＰＷＭ変調部５０７へ出力する。また、並列処理として、位相／速度演算部５０５は、中性点電圧ＶＮから位相（推定位相）と速度（推定速度）を演算する。印加電圧決定部５１０は、推定位相と推定速度から三相交流指令を演算し、出力［２］としてＰＷＭ変調部５０７へ出力する。

換言すれば、印加電圧決定部５１０は、出力Ａの位置センサ６（第１の位置センサ）によって検出されるモータ１の回転子の位置に基づいてインバータ２がモータ１に印加する電圧の三相交流指令Ｖ１ｕ＊、Ｖ１ｖ＊、Ｖ１ｗ＊（第１の指令値）を決定する処理と、モータ１の中性点電圧ＶＮに基づいてインバータ２がモータ１に印加する電圧の三相交流指令Ｖ２ｕ＊、Ｖ２ｖ＊、Ｖ２ｗ＊（第２の指令値）を決定する処理とを並列に行う。ここで、三相交流指令（第２の指令値）は、出力Ａの位置センサ６の故障に影響されない。

モード切替部５１１は、出力［１］と出力［２］を例えばキャリア周期毎に交互に切り替え、キャリア比較部５１２に入力する。キャリア比較部５１２は、出力［１］と出力［２］のいずれかとキャリア信号とを比較してインバータ２を駆動するスイッチング信号を決定し、所望の電圧をパルス出力としてインバータ２を介してモータ１に印加する。

換言すれば、ＰＷＭ変調部５０７（変調部）は、三相交流指令Ｖ１ｕ＊、Ｖ１ｖ＊、Ｖ１ｗ＊（第１の指令値）に応じたＰＷＭ信号（第１のパルス幅変調信号）と三相交流指令Ｖ２ｕ＊、Ｖ２ｖ＊、Ｖ２ｗ＊（第２の指令値）に応じたＰＷＭ信号（第２のパルス幅変調信号）とを交互にインバータ２へ出力する。これにより、分解能の高い検出位相に基づくＰＷＭ信号と分解能の低い推定位相に基づくＰＷＭ信号（第２のパルス幅変調信号）が交互に出力される。

図５に、スイッチング信号と位相の関係を示す。位相θが反時計回りに正回転する場合に、インバータ２に通電する電圧は、６０度毎の矢印で示される通電ベクトルＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６と、原点のゼロベクトルとなるＶ０、Ｖ７の組合せで決定される。組合せで得られる合計ベクトルの示す領域をそれぞれ通電ベクトル領域ａ〜ｆとして図示している。各電圧ベクトルは、”１”は上アームがオンとなり、”０”が下アームがオンとなるスイッチングモードとして、各アームの状態を表現している。例えば、図４のV1は、（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の順に（１，０，０）となるスイッチングモードを示している。位相θが異なれば異なる通電モードでインバータ２に電圧が印加される。

図６に、中性点電圧と位相の関係を示す。中性点電圧は、通電ベクトル領域ａ〜ｆに対して６０度毎に切り替わり、位相に対する位置依存性がある。この中性点電圧の位置依存性を利用して、位相をマップもしくは演算式（近似式）等で逆算することで、位相を推定することができる。例えば、位相／速度演算部５０５は、あらかじめ図６のマップを通電ベクトル領域毎に備えておき、検出した中性点電圧ＶＮと比較することで、位相を推定する。

図６の中性点電圧はモータ１に通電することで得られ、回転速度に依存しないため、ゼロ速度および極低速回転からの位置推定が可能になる。また、中・高速回転の領域でも同様の特性が得られるので、全速度域で位相の推定を行っても良いが、一般的に、中・高速回転ではモータ１の誘起電圧が得やすくなるため、誘起電圧にもとづく位置推定を行う方が簡易である。

そこで、誘起電圧による位置推定が困難になる定格速度の10%程度を閾値として、その閾値以下において、中性点電圧にもとづく位置推定を行うのが望ましい。ここで、印加電圧決定部５１０は、モータ１の回転数が所定回転数以下の場合、モータ１の中性点電圧ＶＮに基づいてインバータ２がモータ１に印加する電圧の第２の指令値を決定する。これにより、誘起電圧に基づく位置（位相）の推定が困難な場合にのみ、モータ１の中性点電圧ＶＮに基づく推定位相から三相交流指令Ｖ２ｕ＊、Ｖ２ｖ＊、Ｖ２ｗ＊（第２の指令値）を決定することができる。

図７に、ＰＷＭ出力のデューティ波形を印加して得られる中性点電圧ＶＮの波形を、モード切替部５１１でＰＷＭキャリア１周期毎に切り替えた波形の一例を示す。出力［１］と出力［２］のデューティは、位相／速度演算部５０５の入力によって変化する。ここで、出力［２］のデューティで電圧を印加することで得られる中性点電圧VNを検出し、検出結果を用いて再びＰＷＭ出力デューティを演算する。

このように、中性点電圧ＶＮから求める推定位相と、位置センサから求める検出位相を、ＰＷＭ出力期間で分けることでインバータ２の印加電圧を演算するループを分離することができる。この様な構成とすることで、仮に位置センサ６の位置センサ出力Ａが故障により誤差を生じていた場合に、通電ベクトル領域が真の位相と異なる場合が考えられる。

この様な場合、中性点電圧は図６のように６０度毎に位置依存特性が変化するため、故障により誤差を持つ位置センサ出力Ａにもとづく通電ベクトル領域では正確な位置推定ができない問題がある。そこで、本実施形態により、位置センサ出力Ａの検出位相と中性点電圧ＶＮからの推定位相を分離することで、位置センサ出力Ａが故障した場合にも、中性点電圧ＶＮからの推定位相を正確に演算することが可能になる。

推定位相を正確に演算することが可能になることで、位置センサ６の出力Ａおよび出力Ｂを比較して両者が異なる場合に、中性点電圧ＶＮからの推定位相と出力Ａおよび出力Ｂを比較して、予め定めた閾値を超えた方を故障出力と特定することが可能になる。故障出力を特定後には、非故障出力を用いて運転を継続することが可能である。

換言すれば、制御装置５は、出力Ａの位置センサ６（第１の位置センサ）によって検出される回転子の位置と出力Ｂの位置センサ６（第２の位置センサ）によって検出される回転子の位置との差が閾値を超える場合に、出力Ａの位置センサ６によって検出される回転子の位置とモータ１の中性点電圧ＶＮから推定される回転子の位置とを比較して出力Ａの位置センサ６が故障しているか否かを判定し、かつ、出力Ｂの位置センサ６によって検出される回転子の位置とモータ１の中性点電圧ＶＮから推定される回転子の位置とを比較して出力Ｂの位置センサ６が故障しているか否かを判定する判定部として機能する。これにより、２つの検出位相が異なる場合に、故障している位置センサ６を特定することができる。なお、出力Ｂの位置センサ６を第１の位置センサ、出力Ａの位置センサ６を第２の位置センサと考えてもよい。

制御装置５は、出力Ａの位置センサ６（第１の位置センサ）によって検出される回転子の位置とモータ１の中性点電圧ＶＮから推定される回転子の位置とを比較することにより出力Ａの位置センサ６が故障しているか否かを判定する判定部としてのみ機能してもよい。なお、出力Ｂの位置センサ６を第１の位置センサと考えてもよい。

位置センサの出力は一般的に高分解能であるので、仮に出力Ａが故障出力である場合には、位置センサ出力Ａ、位置センサ出力Ｂ、中性点電圧ＶＮによる推定位相の順に使用することが望ましい。

また、最も位置検出精度の高いレイアウトへの配置を出力Ａとなる条件とし、最も時間遅れの小さい通信手段を適用した場合には最も検出精度が高く、かつ、遅れの小さい検出位相を優先して使用することができる。換言すれば、出力Ａの位置センサ６（第１の位置センサ）は、検出精度が最も高い位置に配置され、信号伝達遅れ時間が閾値より小さい通信媒体を介して回転子の位置を示す信号を出力する。これにより、安定かつ、トルクリプルを抑制できるなど優れた駆動特性を得ることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、モータの中性点電圧を用いて位置センサの故障を判定することができる。

ここで、本実施形態では、モータ１のトルクは、位置センサ６の出力Ａに基づくＰＷＭ信号（第１のパルス幅変調信号）によって制御される。すなわち、モータ１の中性点電圧ＶＮに基づくＰＷＭ信号（第２のパルス幅変調信号）に基づくモータ１のトルクの不足分は、位置センサ６の出力Ａに基づくＰＷＭ信号（第１のパルス幅変調信号）を補正することによって制御される。これにより、高分解能な位置センサ６の出力Ａに基づいてモータ１のトルクが制御される。

（第２実施形態）
図８に、２系統の場合におけるモータ１を示す。図１のモータ１は、三相巻線にインバータ２が接続される１対１の１系統構成となっている。これが２対２、…、Ｎ対Ｎというように２系統、…、Ｎ系統であっても同様であり、図８に２系統の例を示す。

モータ１は第１巻線１１と第２巻線１２の独立した２巻線を有しており、モータ１の固定子を介して１つの回転子を共有する磁気回路を有している。複数系統を持つことで、インバータ２の故障時も継続した運転が可能になる。

また、図は省略するが、位置センサ６はＮ個の位置センサ出力を持っていても良い。Ｎ個であれば、相互に比較することで故障出力の特定が容易である。さらに、中性点電圧ＶＮにもとづく推定位相と比較することで、位置センサの共通した故障要因に左右されないため、より正確な故障出力の特定が可能になる。

（第３実施形態）
図９に、位置センサ６の出力のうち、出力Ａと出力Ａ以外の位置センサ出力を用いた例として、出力Ｂを用いた例を示す。本実施形態では、印加電圧決定部５１０は、出力Ｂの位置センサ６（第２の位置センサ）によって検出される回転子の位置に基づいて三相交流指令Ｖ２ｕ＊、Ｖ２ｖ＊、Ｖ２ｗ＊（第２の指令値）を決定する。これにより、高分解能な位置センサ６の出力Ｂに基づいて三相交流指令（第２の指令値）が決定される。

出力Ｂを用いた場合でも、図４の中性点電圧ＶＮを入力とした場合と同様に、出力Ａとの演算を分離する。図１０に、モード切替部５１１でＰＷＭキャリア１周期毎に切り替えた波形の一例を示す。出力［１］で得られる検出中性点電圧をＶＮ−Ａ、出力［２］で得られる検出中性点電圧をＶＮ−Ｂとする。出力Ａ比較部５２０は、ＶＮ−Ａから推定した位相と出力Ａの検出位相を比較して差を出力する。同様に、出力Ｂ比較部５２１は、ＶＮ−Ｂの推定位相と出力Ｂの検出位相を比較した差を出力する。故障出力判定部５２３は、出力Ａ比較部５２０と出力Ｂ比較部５２１の両出力を比較することで、予め定めた閾値を超えて差が大きい方を故障出力と判定する。

印加電圧決定部５１０は、例えば、出力Ａの位置センサ６（第１の位置センサ）が故障していると判定される場合、出力Ｂの位置センサ６（第２の位置センサ）によって検出される回転子の位置に基づいて第１の指令値を決定する。これにより、インバータ２の制御及びモータ１の駆動を継続することができる。さらに、制御装置５は、出力Ｂの位置センサ６によって検出される回転子の位置とモータ１の中性点電圧ＶＮから推定される回転子の位置との差が閾値を超える場合に、出力Ｂの位置センサ６が故障していると判定する判定部として機能してもよい。これにより、出力Ｂの位置センサ６の故障を特定することができる。

また、制御装置５（判定部）は、出力Ａの位置センサ６（第１の位置センサ）によって検出される回転子の位置とモータ１の中性点電圧ＶＮから推定される回転子の位置との第１の差が、出力Ｂの位置センサ６（第２の位置センサ）によって検出される回転子の位置とモータ１の中性点電圧ＶＮから推定される回転子の位置との第２の差より大きい場合、出力Ａの位置センサ６が故障していると判定し、第１の差が、第２の差より小さい場合、出力Ｂの位置センサ６（第２の位置センサ）が故障していると判定してもよい。これにより、推定位相からの偏差に基づいて故障している位置センサ６を特定することができる。

本実施の形態とすることで、位置センサ出力を用いた高精度な駆動を実現しながら、故障出力を特定して継続した運転が可能になる。

ここで、モータ１のトルクは、位置センサ６の出力Ｂに基づくＰＷＭ信号（第２のパルス幅変調信号）によって制御される。すなわち、位置センサ６の出力Ｂに基づくＰＷＭ信号に基づくモータ１のトルクの不足分は、出力Ｂに基づくＰＷＭ信号（第２のパルス幅変調信号）を補正することによって制御される。これにより、高分解能な位置センサ６の出力Ｂに基づいてモータ１のトルクが制御される。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能（手段）等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能（手段）等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。

なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。

（１）．直流を交流に変換するインバータと、該インバータにより駆動されるモータを備え、該モータの回転子の位置を相互に独立して検出する２つ以上の位置センサ出力、または、前記モータの中性点電圧を検出して回転子の位置を推定する位置推定部の出力、のいずれかの出力にもとづいて前記インバータの交流出力をパルス幅変調により決定されたパルスで出力する電力変換装置において、前記交流出力のパルスは、前記位置センサ出力のうち第１の出力にもとづく第１のパルスと、前記位置センサ出力のうち第１以外の出力にもとづく第２のパルスと、を交互に出力し、前記第２のパルスの前記モータの中性点電圧を検出して得られる前記位置推定部の出力を、前記位置センサ出力と比較することで異常判定を行うことを特徴とする電力変換装置。

（２）．（１）に記載の電力変換装置において、前記第２のパルスに、前記位置推定部の出力を用いることを特徴とする電力変換装置。

（３）．（２）に記載の電力変換装置において、前記位置センサの異常判定は、前記位置センサの第１の出力と第１以外の出力を比較した結果が予め定めた閾値を超える場合に、前記位置推定部の出力に対して前記位置センサの第１および第２の両出力をそれぞれ比較した差が、それぞれの閾値を超える前記位置センサの出力を異常と判定することを特徴とする電力変換装置。

（４）．（３）に記載の電力変換装置において、前記位置推定部の出力は、前記位置センサの出力にもとづく演算結果を用いないことを特徴とする電力変換装置。

（５）．（２）に記載の電力変換装置において、前記第１のパルスは、前記モータのトルクを制御する制御出力であることを特徴とする電力変換装置。

（６）．（５）に記載の電力変換装置において、前記第２のパルスは、前記位置推定部の出力にもとづいて演算された位置推定に適した制御出力にもとづくパルスを出力し、前記第１のパルスのトルクを制御する制御出力と、前記第２のパルスの制御出力の差分は、前記第１のパルスを修正した出力である第１のパルス修正出力とすることを特徴とする電力変換装置。

（７）．（２）に記載の電力変換装置において、前記位置センサの第１の出力は、位置センサの第１以外の出力に対して、検出精度が最も高い配置、および、信号伝達遅れ時間の最も小さい通信手段とすることを特徴とする電力変換装置。

（８）．（１）に記載の電力変換装置において、前記第２のパルスに、前記位置センサの第１以外の出力を用いることを特徴とする電力変換装置。

（９）．（８）に記載の電力変換装置において、前記第１のパルスは、前記位置センサの第１以外の出力にもとづく前記モータのトルクを制御する制御出力であることを特徴とする電力変換装置。

（１０）．（８）に記載の電力変換装置において、前記位置センサの第１の出力が故障した場合は、前記位置センサの第１以外の出力を用いることを特徴とする電力変換装置。

（１１）．（１０）に記載の電力変換装置において、前記位置センサの第１以外の出力と前記位置推定部の出力を比較した結果が予め定めた閾値を超える場合に、前記位置センサの第１以外の出力が異常と判定することを特徴とする電力変換装置。

（１２）．（８）に記載の電力変換装置において、前記位置センサの故障判定には、第１の差分を、前記位置センサの第１の出力と、該出力にもとづく前記第１のパルスにより発生する前記モータの中性点電圧を検出して得られた前記位置推定部の出力と、を比較した差分とし、第２の差分を、前記位置センサの第１以外の出力と、該出力にもとづく前記第２のパルスにより発生する前記モータの中性点電圧を検出して得られた前記位置推定部の出力と、を比較した差分とし、前記第１の差分と前記第２の差分を比較して、差の大きい組合せとなる前記位置センサの出力が故障していると判定することを特徴とする電力変換装置。

（１３）．（１）および（２）、（８）に記載の電力変換装置において、前記第２のパルスは、前記モータの回転数が所定回転数以下の時に実施することを特徴とする電力変換装置。

上記（１）〜（１３）によれば、電力変換装置の位置センサの故障出力を特定し、未故障の位置センサ出力を使用してインバータの駆動を継続することができる。

１…モータ
２…インバータ
３…直流電圧電源
４…直流電流検出器
５…制御装置
６…位置センサ
１１…第１巻線
１２…第２巻線
５０１…トルク／電流換算部
５０２…相電流演算部
５０３…電流制御部
５０４…電圧指令演算部
５０５…速度演算部
５０６…ｄｑ／三相変換部
５０７…ＰＷＭ変調部
５１０…印加電圧決定部
５１１…モード切替部
５１２…キャリア比較部
５２０…比較部
５２１…比較部
５２３…故障出力判定部

Claims (13)

1. 第１の位置センサによって検出されるモータの回転子の位置に基づいてインバータが前記モータに印加する電圧の第１の指令値を決定する処理と、第２の位置センサによって検出される前記回転子の位置又は前記モータの中性点電圧に基づいて前記インバータが前記モータに印加する電圧の第２の指令値を決定する処理とを並列に行う印加電圧決定部と、
   前記第１の指令値に応じた第１のパルス幅変調信号と前記第２の指令値に応じた第２のパルス幅変調信号とを交互に前記インバータへ出力する変調部と、
   前記第１の位置センサによって検出される前記回転子の位置と前記モータの中性点電圧から推定される前記回転子の位置とを比較することにより前記第１の位置センサが故障しているか否かを判定する判定部と、
   を備えることを特徴とする制御装置。
2. 請求項１に記載の制御装置であって、
   前記印加電圧決定部は、
   前記モータの中性点電圧に基づいて前記第２の指令値を決定する
   ことを特徴とする制御装置。
3. 請求項２に記載の制御装置であって、
   前記判定部は、
   前記第１の位置センサによって検出される前記回転子の位置と前記第２の位置センサによって検出される前記回転子の位置との差が閾値を超える場合に、前記第１の位置センサによって検出される前記回転子の位置と前記モータの中性点電圧から推定される前記回転子の位置とを比較して前記第１の位置センサが故障しているか否かを判定し、かつ、前記第２の位置センサによって検出される前記回転子の位置と前記モータの中性点電圧から推定される前記回転子の位置とを比較して前記第２の位置センサが故障しているか否かを判定する
   ことを特徴とする制御装置。
4. 請求項３に記載の制御装置であって、
   前記モータの中性点電圧から推定される前記回転子の位置は、
   前記第１の位置センサによって検出される前記回転子の位置及び前記第２の位置センサによって検出される前記回転子の位置に依存しない
   ことを特徴とする制御装置。
5. 請求項２に記載の制御装置であって、
   前記モータのトルクは、
   前記第１のパルス幅変調信号によって制御される
   ことを特徴とする制御装置。
6. 請求項５に記載の制御装置であって、
   前記第２のパルス幅変調信号に基づく前記モータのトルクの不足分は、前記第１のパルス幅変調信号を補正することによって制御される
   ことを特徴とする制御装置。
7. 請求項２に記載の制御装置であって、
   前記第１の位置センサは、
   検出精度が最も高い位置に配置され、信号伝達遅れ時間が閾値より小さい通信媒体を介して前記回転子の位置を示す信号を出力する
   ことを特徴とする制御装置。
8. 請求項１に記載の制御装置であって、
   前記印加電圧決定部は、
   前記第２の位置センサによって検出される前記回転子の位置に基づいて前記第２の指令値を決定する
   ことを特徴とする制御装置。
9. 請求項８に記載の制御装置であって、
   前記モータのトルクは、
   前記第２のパルス幅変調信号によって制御される
   ことを特徴とする制御装置。
10. 請求項８に記載の制御装置であって、
    前記印加電圧決定部は、
    前記第１の位置センサが故障していると判定される場合、前記第２の位置センサによって検出される前記回転子の位置に基づいて前記第１の指令値を決定する
    ことを特徴とする制御装置。
11. 請求項１０に記載の制御装置であって、
    前記判定部は、
    前記第２の位置センサによって検出される前記回転子の位置と前記モータの中性点電圧から推定される前記回転子の位置との差が閾値を超える場合に、前記第２の位置センサが故障していると判定する
    ことを特徴とする制御装置。
12. 請求項８に記載の制御装置であって、
    前記判定部は、
    前記第１の位置センサによって検出される前記回転子の位置と前記モータの中性点電圧から推定される前記回転子の位置との第１の差が、前記第２の位置センサによって検出される前記回転子の位置と前記モータの中性点電圧から推定される前記回転子の位置との第２の差より大きい場合、前記第１の位置センサが故障していると判定し、
    前記第１の差が、前記第２の差より小さい場合、前記第２の位置センサが故障していると判定する
    ことを特徴とする制御装置。
13. 請求項２に記載の制御装置であって、
    前記印加電圧決定部は、
    前記モータの回転数が所定回転数以下の場合、前記モータの中性点電圧に基づいて前記インバータが前記モータに印加する電圧の第２の指令値を決定する
    ことを特徴とする制御装置。

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