JP2001178182A - 永久磁石形同期電動機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 断電後の復電を検出することにより同期制御
のはずれたモータの再駆動を行う。 【解決手段】 モータ１の同期運転中に瞬停等の断電に
より同期制御がはずれると、復電時に、制御回路１６
は、インバータ回路８の下相のＩＧＢＴ９ｄ乃至９ｆを
オンすることによってステータ巻線を短絡させ、電流検
出センサ１２ｕ乃至１２ｗ及び電流検出回路１３にて誘
起電圧により流れる電流を検出し、位相推定回路１４、
速度推定回路１５及び制御回路１６とからなる制御装置
１７にてロータの磁極位置及び回転速度を推定し、運転
電圧及び運転周波数を演算し、インバータ回路８をＰＷ
Ｍ制御及びスイッチング制御することで、モータ１を再
駆動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータの磁極位置
を磁極位置センサにより検出することなく運転される永
久磁石形同期電動機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ロータの磁極位置を磁極位置
センサにより検出することなく運転される永久磁石形同
期電動機として、Ｖ／Ｆ一定制御方式で駆動されるもの
がある。このＶ／Ｆ一定制御方式では、永久磁石形同期
電動機を駆動するための運転電圧（Ｖ）と運転周波数
（Ｆ）の比を一定に制御することにより、駆動及び変速
可能な同期運転が可能となる。例えば、中央処理装置か
ら出力される周波数指令に基づいて電圧・周波数演算回
路において永久磁石形同期電動機の運転電圧（Ｖ）及び
運転周波数（Ｆ）が演算され、その運転電圧及び運転周
波数に基づいてインバータ回路のＰＷＭ制御及びスイッ
チング制御が行われ、インバータ回路に接続された永久
磁石形同期電動機が駆動され、Ｖ／Ｆ一定制御による同
期運転が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では、運転中に、例えば、瞬時停電（瞬停）などの断
電が生じて駆動装置への給電が一旦停止すると、インバ
ータ回路のゲートがオフされるため、永久磁石形同期電
動機には電圧が印加されなくなり同期制御がはずれる。
復電後、ロータがイナーシャにより回転を継続している
と、ロータの磁極位置を検出するセンサが無いために、
ロータの磁極位置及び回転速度に合わせた運転電圧及び
運転周波数の演算ができず、Ｖ／Ｆ一定制御による再駆
動が行えないこととなる。そのため、ロータが回転を停
止するまで永久磁石形同期電動機の再駆動を待たなけれ
ばならなかった。

【０００４】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、ロータの磁極位置を磁極位置セン
サにより検出することなく運転される永久磁石形同期電
動機において、給電が一旦停止された復電後、イナーシ
ャによりロータが回転している場合に、ロータの磁極位
置及び回転速度に合わせて再駆動させることができる永
久磁石形同期電動機の制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の永久磁石
形同期電動機の制御装置は、ロータの磁極位置を磁極位
置センサにより検出することなく運転される永久磁石形
同期電動機において、前記永久磁石形同期電動機のステ
ータ巻線を短絡する短絡手段を設け、この短絡手段によ
り短絡されたときに前記ステータ巻線に流れる電流を検
出する電流検出手段を設け、この電流検出手段により検
出された電流検出信号から前記ステータ巻線に生ずる誘
起電圧の位相を推定する位相推定手段を設け、前記電流
検出手段により検出された電流検出信号から前記永久磁
石形同期電動機の速度を推定する速度推定手段を設け、
前記推定された位相及び前記推定された速度に基づいて
永久磁石形同期電動機を駆動する制御手段を設けたこと
を特徴とする。

【０００６】このような構成によれば、ロータの磁極位
置センサを持たない永久磁石形同期電動機の同期運転中
に、瞬停等の断電により同期制御がはずれて、ロータが
イナーシャにより回転を継続していても、ステータ巻線
を短絡して誘起電圧により流れる電流を検出することに
よって、ロータの磁極位置及び回転速度が推定できる。
そして、この推定されたロータの磁極位置及び回転速度
に基づいて永久磁石形同期電動機の運転電圧及び運転周
波数を演算して求めることにより、ロータの回転中に永
久磁石形同期電動機を再駆動させて再び同期運転させる
ことが可能となる。これにより、同期運転中に瞬停等に
より断電しても、復電後、短時間で駆動復帰させること
ができる。

【０００７】請求項２記載の永久磁石形同期電動機の制
御装置は、位相推定手段により位相を推定する演算時間
に基づいて、前記位相推定手段により推定された位相に
補正を加える位相補正手段を設けたことを特徴とする。
このような構成によれば、位相補正手段において、位相
推定手段により推定された位相に対し、その推定する際
の演算処理時間等に起因する時間遅れ分の位相を補正す
ることができるので、位相の推定精度を上げることがで
きる。

【０００８】請求項３記載の永久磁石形同期電動機の制
御装置は、位相推定手段により位相を推定する演算時間
と、速度推定手段により推定された速度とに基づいて、
前記位相推定手段により推定された位相に補正を加える
位相補正手段を設けたことを特徴とする。このような構
成によれば、位相補正手段において、位相推定手段によ
り推定された位相に対し、その推定する際の演算処理時
間等に起因する時間遅れ分の位相と、速度推定手段によ
り推定された速度とに基づいて補正することができるの
で、位相の推定精度をさらに上げることができる。

【０００９】請求項４記載の永久磁石形同期電動機の制
御装置は、位相推定手段により位相を推定する演算時間
と、速度推定手段から推定された複数回の速度から任意
の時間後の速度を推定した推定速度とに基づいて、前記
位相推定手段により推定された位相に補正を加える位相
補正手段を設けたことを特徴とする。このような構成に
よれば、位相補正手段において、位相推定手段により推
定された位相に対し、その推定する際の演算処理時間等
に起因する時間遅れ分の位相と、速度推定手段により推
定された複数回の速度から任意の時間後の速度を推定し
た推定速度とに基づいて補正することができるので、回
転速度が変化しても位相を精度よく推定することができ
る。

【００１０】請求項５記載の永久磁石形同期電動機の制
御装置は、位相推定手段が、短絡手段によるステータ巻
線の短絡後、任意の待機時間の経過を待って誘起電圧の
位相の推定演算を開始するように構成されていることを
特徴とする。このような構成によれば、位相推定手段
は、ステータ巻線の短絡時における電流の過渡的振動の
取り込みを回避することができるので位相及び速度の推
定精度を上げることができる。

【００１１】請求項６記載の永久磁石形同期電動機の制
御装置は、位相推定手段が、短絡手段によるステータ巻
線の短絡後、電流検出手段により検出された電流検出信
号の任意の周期の経過を待って誘起電圧の位相の推定演
算を開始するように構成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、位相推定手段は、ステータ巻
線の短絡時における電流の過渡的振動の取り込みを電流
検出信号の任意の周期回数に合わせて回避することがで
きるので、過渡的振動の取り込みの回避を効率的に行う
ことができる。

【００１２】請求項７記載の永久磁石形同期電動機の制
御装置は、速度推定手段が、複数回の電流検出の結果に
基づいて永久磁石形同期電動機の速度の推定を行うよう
に構成されていることを特徴とする。このような構成に
よれば、速度推定手段において、電流検出信号の検出回
数を多くすることにより、速度の推定精度を上げること
ができる。

【００１３】請求項８記載の永久磁石形同期電動機の制
御装置は、制御手段が、ステータ巻線の短絡時に前記ス
テータ巻線を流れる電流を任意の電流量に調整するよう
に構成されていることを特徴とする。このような構成に
よれば、ステータ巻線の短絡中に、インバータ回路のス
イッチング素子に過大な電流が流れることを防止するこ
とができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】（第１の実施例）以下、本発明の
第１の実施例につき、図１乃至図４を参照して説明す
る。まず、図１には永久磁石形同期電動機（以下、単に
モータと称す）１の駆動装置２が示されている。三相交
流電源３は、Ｕ，Ｖ及びＷ相の三本の電源電圧線４ｕ，
４ｖ及び４ｗを介して、６個のダイオード５ａ，５ｂ，
５ｃ，５ｄ，５ｅ及び５ｆが三相ブリッジ接続されて構
成された全波整流回路５の交流入力端子に接続されてい
る。全波整流回路５の直流出力端子は、母線Ａ，Ｂに接
続され、母線Ａ，Ｂ間には平滑化コンデンサ６が接続さ
れている。尚、母線Ａには、過電流保護用の電流センサ
７が配設されている。

【００１５】インバータ回路８は、６個のスイッチング
素子としてのＩＧＢＴ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ及
び９ｆが三相ブリッジ接続されて構成されており、各Ｉ
ＧＢＴ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ及び９ｆにはフラ
イホイールダイオード１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０
ｄ，１０ｅ及び１０ｆが並列接続されている。そして、
インバータ回路８において、その直流入力端子は母線Ａ
及びＢに接続され、交流出力端子は，Ｕ，Ｖ及びＷ相の
三本の負荷線１１ｕ，１１ｖ及び１１ｗを介して、モー
タ１の三相の入力端子に接続されている。モータ１は、
図示は省略するが、永久磁石形のロータと、スター結線
された三相のステータ巻線を有するステータとを備えて
いる。

【００１６】負荷線１１ｕ，１１ｖ及び１１ｗには、電
流センサ１２ｕ，１２ｖ及び１２ｗが配設されており、
これらの電流検出信号は、これらとともに電流検出手段
を構成する電流検出回路１３に入力されるようになって
いる。電流検出回路１３は、電流センサ１２ｕ，１２ｖ
及び１２ｗからの電流検出信号をこれらに比例した電圧
信号に変換するもので、これらの電圧信号は、位相推定
手段たる位相推定回路１４に入力されるようになってい
る。

【００１７】位相推定回路１４は、後述するように、入
力された電圧信号（電流検出信号）からこの電圧信号の
１周期を６０度に分割した６種類の位相モードを推定す
るもので、その推定された位相モード信号は、速度推定
手段たる速度推定回路１５及び制御手段たる制御回路１
６に入力されるようになっている。速度推定回路１５
は、後述するように、入力された位相モード信号からモ
ータ１の速度を推定するもので、その速度信号は、制御
回路１６に入力されるようになっている。

【００１８】制御回路１６は、前記位相推定回路１４及
び速度推定回路１５とともに制御装置１７を構成するも
ので、制御装置１７は、図１では構成別のブロック線図
で示されているが、実際には、マイクロコンピュータを
主体としたソフトウェアで構成されるものである。そし
て、制御回路１６から出力される制御信号は、ゲート駆
動回路１８に入力されるようになっており、ゲート駆動
回路１８から出力されるゲート駆動信号は、インバータ
回路８の６個のＩＧＢＴ９ａ乃至９ｆのゲートに入力さ
れるようになっている。尚、制御回路１６には、図示は
しないが中央処理装置から周波数指令信号Ｆ^＊が与えら
れるようになっている。

【００１９】また、制御回路１６は、電流センサ１２
ｕ，１２ｖ及び１２ｗからの電流検出信号が与えられる
ようになっていて、過電流を検出するようになってい
る。即ち、制御回路１６は、過電流を検出したときに
は、周知のように、インバータ回路８の運転を停止させ
るようになっている。尚、制御電源回路１９は、母線
Ａ、Ｂ間の直流電源から制御直流電源を生成して制御装
置１７及びゲート駆動回路１８に供給するようになって
いる。

【００２０】次に、本第１の実施例の作用について、図
２乃至図４をも参照して説明するに、ここでは、モータ
１のＶ／Ｆ一定制御による同期運転中に、瞬停等による
断電が生じた場合における復電時のモータ１の動作復帰
を例にする。モータ１の駆動スイッチ（図示省略）がオ
ンされると、中央処理装置より周波数指令Ｆ^＊が出力さ
れ、制御回路１６にて運転電圧（Ｖ）及び運転周波数
（Ｆ）が演算されてＶ／Ｆ一定の制御信号が生成され
る。このＶ／Ｆ一定の制御信号はゲート駆動回路１８を
介してインバータ回路８内のＩＧＢＴ９ａ乃至９ｆのゲ
ートへ出力され、ＰＷＭ制御及びスイッチング制御が行
われる。これにより、負荷線１１ｕ乃至１１ｗからモー
タ１のステータ巻線へ電圧が印加され、モータ１が駆動
を開始する。モータ１の駆動後も、Ｖ／Ｆ一定制御する
ことにより、変速可能な同期運転が行われる。

【００２１】この同期運転中に瞬停等の断電が起こる
と、三相交流電源３からの給電が停止し、駆動装置２は
動作を停止する。このとき、インバータ回路８内のＩＧ
ＢＴ９ａ乃至９ｆのゲートがオフされるため、モータ１
には電圧が印加されなくなり、同期制御がはずれる。ま
た、ロータはイナーシャにより、減速しながらも回転を
継続しているので、ステータ巻線には誘起電圧が発生す
るが、ＩＧＢＴ９ａ乃至９ｆのゲートがオフされている
ために電流は流れない状態となる。

【００２２】その後、復電し、駆動装置２への給電が再
開されると、制御回路１６は復電を検出してインバータ
回路８における短絡手段たる下相側のＩＧＢＴ９ｄ乃至
９ｆを同時にオンさせるように制御信号を出力し、モー
タ１のステータ巻線の各相間が短絡される。ステータ巻
線間が短絡されると、図２の等価回路に示すように、ス
テータ巻線の各相は負荷線１１ｕ乃至１１ｗを介してイ
ンバータ回路８の下相側（母線Ｂ側）を主体とする閉回
路２１となり、ステータ巻線の内部抵抗２２及びインダ
クタンス成分２３によりこの閉回路２１内には電流が流
れる。電流の向きは、インバータ回路８からモータ１の
ステータ巻線へ向かう方向を正とする。また、負荷線１
１ｕ乃至１１ｗに流れる三相電流の位相は、図３に示す
ように、電流の流れる方向を基準にして１周期を６０度
に分割した６種類の位相モードに分割され、これらの位
相モードをモード「０」乃至モード「５」と呼ぶことと
する。

【００２３】短絡時に流れる電流は、電流センサ１２ｕ
乃至１２ｗにおいて電流検出信号として検出され、電流
検出回路１３において電圧信号に変換され、電圧信号は
位相推定回路１４に出力される。

【００２４】位相推定回路１４では、各Ｕ，Ｖ及びＷ相
の正弦波状の電圧信号を受けて、それぞれ２値化するこ
とにより図４に示すような３ビットの位相モード信号が
生成され、速度推定回路１５及び制御回路１６に出力さ
れる。

【００２５】速度推定回路１５では、３ビットの位相モ
ード信号を受け、モード変化点を検出してその変化点間
の時間を計測することによって速度の推定が行われ、制
御回路１６に出力される。尚、この推定された速度信号
は、短絡時にステータ巻線に流れる電流の速度信号であ
り、すなわち、モータ１の速度信号を表している。

【００２６】制御回路１６では、位相推定回路１４にお
いて推定された位相モード信号と速度推定回路１５にお
いて推定された速度信号を受けて、まず最初に、位相信
号の推定演算が行われる。これは、位相推定回路１４に
おいて推定された位相モード信号のモード変化点を検出
し、速度推定回路１５において推定された速度信号に基
づいて、このモード変化点から次のモード変化点までの
位相を正確に推定演算する方法を繰り返すことにより行
われている。（以下、この演算処理を、演算処理Ａと呼
ぶこととする。）

【００２７】次に、この推定演算された位相信号は、ス
テータ巻線の短絡時に流れる電流の位相であり、図２に
示すようにステータ巻線内のインダクタンス成分２３の
ために誘起電圧よりも遅れた状態にあるので、この遅れ
分の位相シフト演算が行われる。ステータ巻線の内部抵
抗２２とインダクタンス成分２３は、各相でほぼ同等に
なるように設定された固有値であり、この各相における
内部抵抗成分をＲ［Ω］、インダクタンス成分をＬ
［Ｈ］とすると、誘起電圧に対する短絡時の電流の位相
遅れ量θは、（１）式で求まる。

【００２８】

【数１】 ここで、ωは、位相モード信号が入力された速度推定回
路１５において推定された速度信号から算出された角周
波数である。これにより、位相遅れ量θが算出され、演
算処理Ａにおいて推定された位相信号を位相遅れ量θだ
け進める方向に移相シフトすることで、ステータ巻線に
生ずる誘起電圧の位相の推定（即ち、ロータの磁極位置
の推定）が行われる。（以下、この演算処理を、演算処
理Ｂと呼ぶこととする。）

【００２９】次に、この推定された誘起電圧の位相信号
及び速度信号に基づいて、モータ１を再駆動させるため
の運転電圧（Ｖ）及び運転周波数（Ｆ）が演算され、Ｖ
／Ｆ一定の制御信号が生成される。（以下、この演算処
理を、演算処理Ｃと呼ぶこととする。）

【００３０】そして、一旦、インバータ回路８の下相の
ＩＧＢＴ９ｄ乃至９ｆをオフにすることによってステー
タ巻線の短絡が解除され、一定時間経過後に、このＶ／
Ｆ一定制御信号をゲート駆動回路１８を介してＩＧＢＴ
９ａ乃至９ｆのゲートへ出力することによりモータ１の
再駆動が行われる。このようにしてモータ１の駆動が再
開されると、再びＶ／Ｆ一定制御方式による同期運転が
行われる。

【００３１】このように本実施例によれば、瞬停後の復
電時にモータ１のステータ巻線をＩＧＢＴ９ｄ乃至９ｆ
で短絡し、そのときにステータ巻線に流れる電流を電流
センサ１２ｕ乃至１２ｗ及び電流検出回路１３で検出
し、その検出電流に基づいて位相推定回路１４で位相を
推定するとともに、速度推定回路１５で速度を推定し、
これらに基づいて制御回路１６によりモータ１を駆動さ
せるようにしたので、瞬停等の断電によりモータ１の同
期制御がはずれロータがイナーシャにより回転を継続し
ていても、短時間でモータ１を駆動復帰させることがで
きる。また、過電流検出用の電流検出センサ１２ｕ乃至
１２ｗを電流検出用としても共用できるので、製造コス
トを抑えて実施をすることができる。

【００３２】（第２の実施例）次に、本発明の第２の実
施例を説明するに、説明の便宜上、図１を参照する。こ
の第２の実施例では、第１の実施例と同様、制御回路１
６内に演算処理Ａ，Ｂ及びＣが組み込まれるとともに、
この演算処理Ｂと演算処理Ｃとの間に位相補正手段たる
演算処理Ｄ（後述）が組み込まれている。駆動装置２に
は、電圧検出回路１３から電圧信号が出力された後、制
御回路１６において運転電圧及び運転周波数を算出する
までの演算処理による遅れ時間や、実際にインバータ回
路８からモータ１に対して駆動電圧が印加されるまでの
遅れ時間が存在する。そこで、あらかじめこの遅れ時間
を予測して制御回路１６に設定しておき、演算処理Ｄに
て、設定時間分の位相遅延シフト補正が行われるように
構成されている。

【００３３】まず、演算処理Ｄでは、演算処理Ｂにおい
て推定された誘起電圧の位相信号を受け、この推定され
た位相信号とあらかじめ設定された遅れ時間に基づい
て、実際のステータ巻線に発生している誘起電圧の位相
信号に合わせるために、どの程度遅延させるかの演算が
行われ、位相シフト量が算出される。そして、推定され
た位相信号に対し、この算出された位相シフト量だけ遅
延させた補正が加えられ、この補正された位相信号が演
算処理Ｃに出力されるようになっている。いわば、演算
処理Ｄは位相信号の遅延回路のようなものである。そし
て、演算処理ＣにおいてＶ／Ｆ一定の制御信号が生成さ
れ、モータ１の再駆動が行われる。

【００３４】このように第２の実施例によれば、演算処
理Ｄでは、位相推定回路１４において推定された位相に
対し、モータ１を再駆動させるまでの演算処理時間等に
起因する遅れ時間を予測して設定された時間に合わせて
誘起電圧の位相の補正をすることができる。また、この
演算処理Ｄは構成が簡単なため、処理時間が短くて済
み、従って、処理速度を高速にすることができる。

【００３５】（第３の実施例）次に、本発明の第３の実
施例を説明するに、説明の便宜上、図１を参照する。こ
の第３の実施例では、第１の実施例と同様、制御回路１
６内に演算処理Ａ，Ｂ及びＣが組み込まれるとともに、
この演算処理Ｂと演算処理Ｃとの間に位相補正手段たる
演算処理Ｅ（後述）が組み込まれている。また、この第
３の実施例では、駆動装置２の演算処理時間等に起因す
る遅れ時間の補正を、第２の実施例とは別の方法で行っ
ている。この遅れ時間はあらかじめ制御回路１６に設定
されている。

【００３６】まず、演算処理Ｅでは、演算処理Ｂにおい
て推定された誘起電圧の位相信号及び速度信号を受け
る。次に、この推定された位相信号及び速度信号とあら
かじめ設定された遅れ時間に基づいて、実際にステータ
巻線に発生している誘起電圧の位相信号に合わせるため
にどの程度位相をシフトさせるかの演算が行われ、位相
シフト量が算出される。そして、推定された位相信号に
対し、この算出された位相シフト量だけシフトさせた補
正が行われ、この補正された位相信号が演算処理Ｃに出
力されるようになっている。この際、速度信号も与えら
れているのでリアルタイムに位相を早めたり遅らせたり
することができる。そして、演算処理ＣにおいてＶ／Ｆ
一定の制御信号が生成され、モータ１の再駆動が行われ
る。

【００３７】このように第３の実施例によれば、推定さ
れた速度信号に基づいて位相シフト量を決定できるの
で、推定された位相信号に対して、リアルタイムに位相
をシフトさせた補正を加えることができる。従って、演
算処理Ｅでは、位相推定回路１４において推定された位
相信号に対し、モータ１を再駆動させるまでの演算処理
時間等に起因する遅れ時間を予測して設定された時間に
合わせて、速度推定回路１５において推定された速度信
号に基づいて、リアルタイムに誘起電圧の位相の補正を
することができる。これにより、速度の推定に追随した
位相の推定が行えることとなり、位相の推定精度が上が
る。

【００３８】（第４の実施例）次に、本発明の第４の実
施例を説明するに、説明の便宜上、図１を参照する。こ
の第４の実施例では、第１の実施例と同様、制御回路１
６内に演算処理Ａ，Ｂ及びＣが組み込まれるとともに、
この演算処理Ｂと演算処理Ｃとの間に位相補正手段たる
演算処理Ｆ（後述）が組み込まれている。また、速度推
定回路１５において推定された速度信号の時間変化率を
算出し、一定時間後の速度を推定するための演算処理Ｇ
（後述）が組み込まれている。第４の実施例では、駆動
装置２の演算処理時間等に起因する遅れ時間の補正を、
第２及び第３の実施例とは別の方法で行っており、遅れ
時間の設定時間を長くとることができるように構成され
ている。この遅れ時間はあらかじめ制御回路１６に設定
されている。

【００３９】まず最初に、演算処理Ｇの作用について説
明する。演算処理Ｇは、速度推定回路１５において推定
された速度信号を複数回受け、その時間変化率を算出
し、設定された遅れ時間後の速度を推定し、その推定さ
れた速度信号を演算処理Ｆに出力するようになってい
る。図５は、同期制御がはずれてロータがイナーシャに
より回転を継続しているときの短絡時に流れる電流の速
度の時間変化率を表したものである。ある時間Ｔ０、Ｔ
１において、速度推定回路１５により推定された速度信
号をそれぞれα、βとする。次に、時間Ｔ１に対し、あ
らかじめ制御回路１６に設定された遅れ時間後の時間を
Ｔ２として、そのときの推定速度をγとすると、時間Ｔ
２における推定速度γは、時間Ｔ０、Ｔ１における推定
された速度信号の時間変化率に基づいて、（２）式のよ
うに推定することができる。

【００４０】

【数２】 この推定された速度信号γが演算処理Ｆに出力される。

【００４１】次に、演算処理Ｆの作用について説明す
る。まず、演算処理Ｆでは、演算処理Ｂにおいて推定さ
れた時間Ｔ１における誘起電圧の位相信号及び速度信号
を受け、また、演算処理Ｇにおいて推定された時間Ｔ２
における速度信号を受ける。そして、時間Ｔ１における
位相信号に対し、この時間Ｔ１及びＴ２における速度信
号に基づいて、時間Ｔ２における位相の推定演算が行わ
れ位相シフト量が算出される。更に、時間Ｔ１の位相信
号に対し、算出された位相シフト量だけの補正が加えら
れることによって、時間Ｔ２における位相信号の推定が
行われる。そして、この時間Ｔ２における推定された位
相信号及び速度信号が演算処理Ｃに出力され、そして、
演算処理ＣにおいてＶ／Ｆ一定の制御信号が生成され、
モータ１の再駆動が行われる。

【００４２】このように第４の実施例によれば、演算処
理Ｇでは、速度推定回路１５において推定された複数の
速度信号から速度の時間変化率を算出し、その時間変化
率に基づいて設定された遅れ時間後の速度信号が推定さ
れる。そして、演算処理Ｆにて、演算処理Ｂにおいて推
定された位相信号及び速度信号と、演算処理Ｇにおいて
推定された設定された遅れ時間後の速度信号に基づい
て、設定された遅れ時間後の位相信号が推定補正され
る。これにより、演算処理Ｃにて運転電圧及び運転周波
数が演算され、モータ１の再駆動が行われる。

【００４３】このような構成によれば、推定された速度
信号の時間変化率に基づいて誘起電圧の位相補正ができ
るので、遅れ時間の設定を長くとることができる。ま
た、推定された遅れ時間後の速度信号に基づいて位相シ
フト量を決定できるので、演算処理Ｂにおいて推定され
た位相信号に対して、リアルタイムに位相をシフトさせ
た補正を加えることができる。これにより、速度の推定
の時間変化に追随した位相の推定が行えることとなり、
位相の推定精度が上がるので、遅れ時間の設定を長くし
てもモータ１の駆動復帰をすることができる。

【００４４】（第５の実施例）次に、本発明の第５の実
施例を説明するに、説明の便宜上、図１を参照する。位
相推定回路１４は、ステータ巻線の短絡後、電圧信号が
入力された後、２値化等の位相推定演算が開始されるま
で任意の待機時間が設けられる構成となっている。これ
は、図示はしないが、位相推定回路１４の入力部に、電
圧信号の検出回路と、その検出信号を受けてから位相推
定演算が開始されるまでの待機時間を調整するタイマ回
路とが設けられて構成されている。これにより、ステー
タ巻線の短絡時、図６に示すような閉回路２１（図２参
照）を流れる電流の過渡的振動の取り込みを回避して、
位相推定回路１４及び速度推定回路１５による推定演算
ができるので、推定精度を上げることができる。

【００４５】（第６の実施例）次に、本発明の第６の実
施例を説明するに、説明の便宜上、図１を参照する。位
相推定回路１４は、ステータ巻線の短絡後、電圧信号が
入力された後、この電圧信号の周期をカウントし、任意
の周期経過後に位相推定演算が開始される構成となって
いる。これは、図示はしないが、位相推定回路１４の入
力部に、電圧信号を検出して２値化する比較回路と、そ
の２値化信号をカウントする計数回路とが設けられて構
成されている。これにより、第５の実施例と同様の効果
が得られる。

【００４６】（第７の実施例）次に、本発明の第７の実
施例を説明するに、説明の便宜上、図１を参照する。速
度推定回路１５は、位相推定回路１４より３ビットの位
相モード信号を受けて、この位相モード信号を複数回検
出することに基づいて、誘起電圧の速度の推定が行われ
る構成となっている。この速度推定方法を、図７のフロ
ーチャートを参照しながら説明する。

【００４７】速度推定回路１５は、一定のタイミングを
刻む基準クロックで動作する同期回路で構成されてい
る。駆動装置２への断電後、復電されると、中央処理装
置にて復電が検出されるとともに速度推定処理が開始さ
れ（ステップＳ１）、チェックカウンタ、モードカウン
タ、周期カウンタの計数値の初期化（ゼロリセット）が
行われる（ステップＳ２）。ここで、チェックカウンタ
とは、基準クロックに同期して一定の時間間隔（以下、
チェック時間間隔と称す）で位相モード信号のモード検
出を行ったときのモード検出回数を計数するカウンタで
あり、モードカウンタとは、このモード検出時に位相モ
ード信号のモードが変化した回数を計数するカウンタで
あり、周期カウンタとは、モードカウンタが６回計数さ
れる毎に１回が計数されるカウンタであり、短絡時の電
流の周期の繰り返し回数を表したものである。

【００４８】初期化が終了するとチェック時間間隔で位
相モード信号のモード検出が開始され、ステップＳ３に
て１回目のモード変化の判定が行われる。１回目のモー
ド変化が検出されるとステップＳ４に移行し、モード検
出回数のチェックカウンタへの加算が開始される。ステ
ップＳ４では、該モード変化の検出をしたモード検出以
降のモード検出回数がチェックカウンタに加算されてい
くこととなる。次にステップＳ５にて位相モードのモー
ド変化の検出が行われる。モード変化がない場合はステ
ップＳ４に戻り、モード変化があるまで同様の動作が繰
り返される。モード変化がある場合はステップＳ６に移
行して、モードカウンタへの＋１の加算が行われる。

【００４９】次に、ステップＳ７にてモードカウンタの
計数値が６回に達したかの判定、即ち、短絡時の電流の
周期が１周期に達したかの判定が行われる。モードカウ
ンタの計数値が６回に達しない場合はステップＳ４に戻
り、この計数値が６回に達するまで同様の動作が繰り返
される。モードカウンタの計数値が６回に達した場合
は、ステップＳ８にてモードカウンタの計数値がゼロに
リセットされ、ステップＳ９にて周期カウンタへの＋１
の加算が行われる。

【００５０】次に、ステップＳ１０にて、周期カウンタ
の計数値があらかじめ設定された周期回数Ｎに達したか
の判定が行われる。周期カウンタの計数値がＮ回に達し
ない場合はステップＳ４に戻り、Ｎ回に達するまで同様
の動作が繰り返される。周期カウンタの計数値がＮ回に
達した場合はステップＳ１１にて、チェック時間間隔、
チェックカウンタの計数値、周期カウンタの計数値に基
づいて位相モード信号の速度（周波数）の推定が行われ
る。周期回数Ｎの値は、適切に設定することにより、速
度（周波数）の推定演算処理時間と推定精度を調整する
ことができる。次に、ステップＳ１２にてメインルーチ
ン（図示省略）へ移行し、この推定された速度信号は、
制御回路１６へ出力される。このような構成によれば、
速度推定回路１５において、電流検出信号の検出回数を
多くすることにより、速度の推定精度を上げることがで
きる。

【００５１】（第８の実施例）次に、本発明の第８の実
施例を説明するに、説明の便宜上、図１を参照する。制
御回路１６は、ステータ巻線の短絡時に、ＩＧＢＴ９ｄ
乃至９ｆのゲート信号をパルス制御することにより、閉
回路２１（図２参照）に流れる電流量を任意に調整でき
るように構成されている。ステータ巻線の短絡時の電流
は、電流センサ１２ｕ乃至１２ｗにおいて検出され、制
御回路１６に入力されている。そして、この検出信号を
制御回路１６にて監視し、閉回路２１内に過大な電流が
流れないようにＩＧＢＴ９ｄ乃至９ｆのゲート信号のパ
ルス制御が行われる。これにより、閉回路２１内のＩＧ
ＢＴ９ｄ乃至９ｆに過大な電流が流れることを防止する
ことができる。

【００５２】尚、本発明は、上記し、且つ図面に示す実
施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形、
拡張が可能である。第４の実施例では、時間Ｔ２におけ
る誘起電圧の速度を推定するのに、速度推定回路１５に
おいて異なる時間に推定された２つの周期から時間変化
率を求めるようにしたが、これに限定されるものではな
く、異なる時間に推定されたｎの周期から時間変化率を
求めるようにしてもよい。また、時間変化率の算出方法
は、（２）式に限定されるものではなく、２乗平均処理
などの方法を用いてもよい。

【００５３】本発明の実施例では、永久磁石形同期電動
機の制御装置１７は、断電後の復電を検出することによ
り同期制御のはずれたモータの再駆動を行う構成とした
が、断電時の駆動復帰に限定されるものではなく、モー
タの同期運転中に同期制御がはずれた場合にもその同期
制御はずれを検出することによりモータの再駆動を行う
構成としてもよい。

【００５４】本発明の実施例では、永久磁石形同期電動
機の制御装置１７は、Ｖ／Ｆ一定制御による制御装置へ
の適用としたが、これに限定されるものではなく、運転
中にステータ巻線に流れる電流を検出してロータの磁極
位置及び回転速度を推定し、その値を周波数指令にフィ
ードバック制御させる電流検出方式の制御装置へ適用し
てもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上の記述で明らかなように、本発明の
永久磁石形同期電動機の制御装置は、ロータの磁極位置
を磁極位置センサにより検出することなく運転される永
久磁石形同期電動機において、瞬停等の断電により同期
制御のはずれたモータのロータの磁極位置及び回転速度
を推定できるようにしたので、ロータの回転中にモータ
を再駆動せることができるという優れた効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック線図

【図２】短絡時の等価回路図

【図３】短絡時の電流波形図

【図４】位相モード図

【図５】本発明の第４の実施例の推定速度信号の時間変
化率

【図６】本発明の第５の実施例の短絡時の電流の過渡状
態をあらわす波形図

【図７】本発明の第７の実施例の速度の推定方法を示す
フローチャート図

【符号の説明】

図面中、１は永久磁石形同期電動機、２はセンサレス駆
動装置（駆動装置）、３は三相交流電源、８はインバー
タ回路、９ａ乃至９ｃはＩＧＢＴ（スイッチング素
子）、９ｄ乃至９ｆはＩＧＢＴ（スイッチング素子、短
絡手段）、１２ｕ乃至１２ｗは電流センサ（電流検出手
段）、１３は電流検出回路（電流検出手段）、１４は位
相推定回路（位相推定手段）、１５は速度推定回路（速
度推定手段）、１６は制御回路（制御手段、位相補正手
段）、１７は制御装置、１８はゲート駆動回路を示す。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータの磁極位置を磁極位置センサによ
   り検出することなく運転される永久磁石形同期電動機に
   おいて、 前記永久磁石形同期電動機のステータ巻線を短絡する短
   絡手段と、 この短絡手段により短絡されたときに前記ステータ巻線
   に流れる電流を検出する電流検出手段と、 この電流検出手段により検出された電流検出信号から前
   記ステータ巻線に生ずる誘起電圧の位相を推定する位相
   推定手段と、 前記電流検出手段により検出された電流検出信号から前
   記永久磁石形同期電動機の速度を推定する速度推定手段
   と、 前記推定された位相及び前記推定された速度に基づいて
   永久磁石形同期電動機を駆動する制御手段とを具備する
   ことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
2. 【請求項２】 位相推定手段により位相を推定する演算
   時間に基づいて、前記位相推定手段により推定された位
   相に補正を加える位相補正手段を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載の永久磁石形同期電動機の制御装置。
3. 【請求項３】 位相推定手段により位相を推定する演算
   時間と、速度推定手段により推定された速度とに基づい
   て、前記位相推定手段により推定された位相に補正を加
   える位相補正手段を設けたことを特徴とする請求項１記
   載の永久磁石形同期電動機の制御装置。
4. 【請求項４】 位相推定手段により位相を推定する演算
   時間と、速度推定手段から推定された複数回の速度から
   任意の時間後の速度を推定した推定速度とに基づいて、
   前記位相推定手段により推定された位相に補正を加える
   位相補正手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の
   永久磁石形同期電動機の制御装置。
5. 【請求項５】 位相推定手段は、短絡手段によるステー
   タ巻線の短絡後、任意の待機時間の経過を待って誘起電
   圧の位相の推定演算を開始するように構成されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の永久磁石形同期電動機の
   制御装置。
6. 【請求項６】 位相推定手段は、短絡手段によるステー
   タ巻線の短絡後、電流検出手段により検出された電流検
   出信号の任意の周期の経過を待って誘起電圧の位相の推
   定演算を開始するように構成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の永久磁石形同期電動機の制御装置。
7. 【請求項７】 速度推定手段は、複数回の電流検出の結
   果に基づいて永久磁石形同期電動機の速度の推定を行う
   ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の
   永久磁石形同期電動機の制御装置。
8. 【請求項８】 制御手段は、ステータ巻線の短絡時に前
   記ステータ巻線を流れる電流を任意の電流量に調整する
   ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の
   永久磁石形同期電動機の制御装置。