JP2003111480A - 電動機駆動装置 - Google Patents
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/50—Reduction of harmonics
Abstract
(57)【要約】
【課題】 誘起電圧が歪んだ波形の電動機であっても、
安定した信頼性の高い電動機の駆動を実現すること。 【解決手段】 電動機の駆動装置は、電動機の電流と出
力電圧値とから誘起電圧を推定する誘起電圧推定部１３
と、推定された誘起電圧推定値に基づいて回転子磁極位
置を推定する回転子位置速度検出部１４と、誘起電圧値
に所定のフィルタ処理を施し、推定を安定化する誘起電
圧補正部１２とを備える。これにより、誘起電圧がどの
ような波形の電動機であっても、安定した電動機の駆動
を実現する。また、電動機の駆動装置は、推定される誘
起電圧値に従い駆動異常を判定する駆動異常検出部１５
を備える。これにより、駆動異常が発生した場合、その
ことを検知し、速やかに異常処理を行い、信頼性高い電
動機の駆動を実現する。
安定した信頼性の高い電動機の駆動を実現すること。 【解決手段】 電動機の駆動装置は、電動機の電流と出
力電圧値とから誘起電圧を推定する誘起電圧推定部１３
と、推定された誘起電圧推定値に基づいて回転子磁極位
置を推定する回転子位置速度検出部１４と、誘起電圧値
に所定のフィルタ処理を施し、推定を安定化する誘起電
圧補正部１２とを備える。これにより、誘起電圧がどの
ような波形の電動機であっても、安定した電動機の駆動
を実現する。また、電動機の駆動装置は、推定される誘
起電圧値に従い駆動異常を判定する駆動異常検出部１５
を備える。これにより、駆動異常が発生した場合、その
ことを検知し、速やかに異常処理を行い、信頼性高い電
動機の駆動を実現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスＤＣモ
ータなどの電動機を任意の回転数で駆動する電動機駆動
装置に関する。
ータなどの電動機を任意の回転数で駆動する電動機駆動
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、空気調和機における圧縮機などの
電動機を駆動する装置において、地球環境保護の観点か
ら消費電力を低減する必要性が大きくなっている。省電
力技術の一つとして、ブラシレスＤＣモータのような効
率の高い電動機を任意の周波数で駆動するインバータな
どが広く一般に使用されている。また、電動機の駆動技
術として、矩形波状の電流により駆動を行う矩形波駆動
よりも効率が高く、騒音も低くすることが可能な正弦波
駆動技術が注目されている。
電動機を駆動する装置において、地球環境保護の観点か
ら消費電力を低減する必要性が大きくなっている。省電
力技術の一つとして、ブラシレスＤＣモータのような効
率の高い電動機を任意の周波数で駆動するインバータな
どが広く一般に使用されている。また、電動機の駆動技
術として、矩形波状の電流により駆動を行う矩形波駆動
よりも効率が高く、騒音も低くすることが可能な正弦波
駆動技術が注目されている。
【０００３】空気調和機における圧縮機のような電動機
を駆動する場合、電動機の回転子の位置を検出するセン
サを取りつけることが困難であるため、回転子の位置を
何らかの方法で推定しながら駆動を行う位置センサレス
正弦波駆動の技術が考案されている。回転子の位置を推
定する方法としては、電動機の固定子巻線に生ずる誘起
電圧を推定することにより行う方法（特開２０００−３
５０４８９号公報等）がある。
を駆動する場合、電動機の回転子の位置を検出するセン
サを取りつけることが困難であるため、回転子の位置を
何らかの方法で推定しながら駆動を行う位置センサレス
正弦波駆動の技術が考案されている。回転子の位置を推
定する方法としては、電動機の固定子巻線に生ずる誘起
電圧を推定することにより行う方法（特開２０００−３
５０４８９号公報等）がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の、誘
起電圧の推定による位置センサレス正弦波駆動において
は、駆動する電動機の特性により固定子巻線に生ずる誘
起電圧の波形が異なるため、回転子位置の推定の性能が
電動機により変動し、特に誘起電圧に高調波成分が多い
種類の電動機を駆動する場合、その駆動が不安定になる
という問題があった。
起電圧の推定による位置センサレス正弦波駆動において
は、駆動する電動機の特性により固定子巻線に生ずる誘
起電圧の波形が異なるため、回転子位置の推定の性能が
電動機により変動し、特に誘起電圧に高調波成分が多い
種類の電動機を駆動する場合、その駆動が不安定になる
という問題があった。
【０００５】また、誘起電圧の推定において使用する検
出値などにノイズが乗ったり、外的な要因などにより電
動機が正常に駆動されなかった場合には、駆動異常とし
て判定することが必要であるが、従来の位置センサレス
正弦波駆動においては、異常を判定することが困難であ
った。
出値などにノイズが乗ったり、外的な要因などにより電
動機が正常に駆動されなかった場合には、駆動異常とし
て判定することが必要であるが、従来の位置センサレス
正弦波駆動においては、異常を判定することが困難であ
った。
【０００６】本発明は上記の課題を解決するもので、誘
起電圧がどのような波形の電動機であっても、安定して
電動機を周波数可変で駆動し、さらに駆動異常が発生し
た場合、そのことを検知し、速やかに異常処理を行い、
安定駆動かつ信頼性高い電動機駆動装置を提供すること
を目的とする。
起電圧がどのような波形の電動機であっても、安定して
電動機を周波数可変で駆動し、さらに駆動異常が発生し
た場合、そのことを検知し、速やかに異常処理を行い、
安定駆動かつ信頼性高い電動機駆動装置を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明に係る電動機駆動装置は以下の構成を有す
る。
めに本発明に係る電動機駆動装置は以下の構成を有す
る。
【０００８】本発明に係る第１の電動機駆動装置は、電
動機の回転子磁極位置を推定し、その情報に基づいて電
動機の固定子巻線への通電を制御して電動機を駆動する
ために、電動機の固定子巻線の電流を検出する電流検出
手段と、電動機を駆動するために電動機に出力する出力
電圧の値と前記電流検出手段により検出された電流値と
から電動機に発生する誘起電圧を推定する誘起電圧推定
手段と、誘起電圧推定手段により推定された誘起電圧値
に基づいて、電動機の回転子磁極位置を推定する回転子
位置速度検出手段とを備えた電動機駆動装置であって、
推定される誘起電圧値に所定のフィルタ処理を施して推
定される誘起電圧値を補正する誘起電圧補正手段を備え
る。これにより、誘起電圧がどのような波形の電動機で
あっても、安定した電動機の駆動をを実現することがで
きる。
動機の回転子磁極位置を推定し、その情報に基づいて電
動機の固定子巻線への通電を制御して電動機を駆動する
ために、電動機の固定子巻線の電流を検出する電流検出
手段と、電動機を駆動するために電動機に出力する出力
電圧の値と前記電流検出手段により検出された電流値と
から電動機に発生する誘起電圧を推定する誘起電圧推定
手段と、誘起電圧推定手段により推定された誘起電圧値
に基づいて、電動機の回転子磁極位置を推定する回転子
位置速度検出手段とを備えた電動機駆動装置であって、
推定される誘起電圧値に所定のフィルタ処理を施して推
定される誘起電圧値を補正する誘起電圧補正手段を備え
る。これにより、誘起電圧がどのような波形の電動機で
あっても、安定した電動機の駆動をを実現することがで
きる。
【０００９】誘起電圧補正手段は推定される誘起電圧の
高周波信号を除去するのが好ましい。これにより、誘起
電圧に高調波成分が乗った電動機であっても、安定した
電動機の駆動をを実現することができる。その際、除去
する高周波信号のカットオフ周波数を、電動機の回転子
速度に従って変更するのがより好ましい。これにより、
回転子速度に関わらず、誘起電圧に高調波成分が乗った
電動機であっても、安定した電動機の駆動をを実現する
ことができる。
高周波信号を除去するのが好ましい。これにより、誘起
電圧に高調波成分が乗った電動機であっても、安定した
電動機の駆動をを実現することができる。その際、除去
する高周波信号のカットオフ周波数を、電動機の回転子
速度に従って変更するのがより好ましい。これにより、
回転子速度に関わらず、誘起電圧に高調波成分が乗った
電動機であっても、安定した電動機の駆動をを実現する
ことができる。
【００１０】本発明に係る第２の電動機駆動装置は、電
動機の回転子磁極位置を推定し、その情報に基づいて電
動機の固定子巻線への通電を制御して電動機を駆動する
ために、電動機の電流を検出する電流検出手段と、電動
機を駆動するために電動機に出力する出力電圧の値と電
流検出手段により検出された電流値とから電動機に発生
する誘起電圧を推定する誘起電圧推定手段と、誘起電圧
推定手段により推定された誘起電圧推定値に基づいて、
電動機の回転子磁極位置を推定する回転子位置速度検出
手段とを備えた電動機駆動装置において、誘起電圧推定
手段により推定された誘起電圧値に基き、電動機の駆動
状態の異常を検出する駆動異常検出手段を設けた。これ
により、駆動異常が発生した場合、そのことを検知し、
速やかに異常処理を行い、信頼性高い電動機の駆動を実
現することができる。
動機の回転子磁極位置を推定し、その情報に基づいて電
動機の固定子巻線への通電を制御して電動機を駆動する
ために、電動機の電流を検出する電流検出手段と、電動
機を駆動するために電動機に出力する出力電圧の値と電
流検出手段により検出された電流値とから電動機に発生
する誘起電圧を推定する誘起電圧推定手段と、誘起電圧
推定手段により推定された誘起電圧推定値に基づいて、
電動機の回転子磁極位置を推定する回転子位置速度検出
手段とを備えた電動機駆動装置において、誘起電圧推定
手段により推定された誘起電圧値に基き、電動機の駆動
状態の異常を検出する駆動異常検出手段を設けた。これ
により、駆動異常が発生した場合、そのことを検知し、
速やかに異常処理を行い、信頼性高い電動機の駆動を実
現することができる。
【００１１】また、駆動異常検出手段は、所定の回転子
速度における前記誘起電圧推定手段により推定された誘
起電圧値が所定の値以下である状態が、所定時間継続し
て発生した場合に、駆動状態が異常であると判定しても
よい。これにより、誘起電圧が微小になることにより推
定異常が発生した場合、そのことを検知し、速やかに異
常処理を行い、信頼性高い電動機の駆動を実現すること
ができる。
速度における前記誘起電圧推定手段により推定された誘
起電圧値が所定の値以下である状態が、所定時間継続し
て発生した場合に、駆動状態が異常であると判定しても
よい。これにより、誘起電圧が微小になることにより推
定異常が発生した場合、そのことを検知し、速やかに異
常処理を行い、信頼性高い電動機の駆動を実現すること
ができる。
【００１２】また、駆動異常検出手段は、回転子速度に
対して１次関数を用いて設定される誘起電圧範囲を超え
た状態が、所定時間継続して発生した場合に、駆動状態
が異常であると判定してもよい。これにより、どのよう
な回転数において異常が発生した場合でも、そのことを
検知し、速やかに異常処理を行い、信頼性高い電動機の
駆動を実現することができる。
対して１次関数を用いて設定される誘起電圧範囲を超え
た状態が、所定時間継続して発生した場合に、駆動状態
が異常であると判定してもよい。これにより、どのよう
な回転数において異常が発生した場合でも、そのことを
検知し、速やかに異常処理を行い、信頼性高い電動機の
駆動を実現することができる。
【００１３】また、好ましくは、駆動異常検出手段は、
電動機起動後、所定の時間は異常を判定しないようにす
る。これにより、起動時の駆動異常を誤検出することな
く、信頼性高い電動機の駆動を実現することができる。
電動機起動後、所定の時間は異常を判定しないようにす
る。これにより、起動時の駆動異常を誤検出することな
く、信頼性高い電動機の駆動を実現することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しながら
本発明に係る電動機駆動装置の一実施形態について説明
する。
本発明に係る電動機駆動装置の一実施形態について説明
する。
【００１５】本発明に係る電動機駆動装置は、検出され
た電動機の電流値を用いて誘起電圧を推定し、この推定
した誘起電圧を使用することにより回転子の位置、速度
情報を求め、それらの情報に基づき電動機を駆動する駆
動装置である。特に、電動機駆動装置は、推定した誘起
電圧が高調波成分を含まないようにするために推定した
誘起電圧を補正するための手段を備える。
た電動機の電流値を用いて誘起電圧を推定し、この推定
した誘起電圧を使用することにより回転子の位置、速度
情報を求め、それらの情報に基づき電動機を駆動する駆
動装置である。特に、電動機駆動装置は、推定した誘起
電圧が高調波成分を含まないようにするために推定した
誘起電圧を補正するための手段を備える。
【００１６】なお、以下の実施形態においては、電動機
の相電流を検出する２つの電流検出手段を備え、回転子
位置速度の推定に使用しているが、直流部の電流から電
流を検出するなどの手段を用いてもよいことは言うまで
もない。
の相電流を検出する２つの電流検出手段を備え、回転子
位置速度の推定に使用しているが、直流部の電流から電
流を検出するなどの手段を用いてもよいことは言うまで
もない。
【００１７】また、以下の実施形態では、外部から与え
られた目標速度に対して、電動機の速度が追従するよう
に速度制御が行われているが、電動機のトルクを制御す
るなどの制御を用いてもよいことは言うまでもない。
られた目標速度に対して、電動機の速度が追従するよう
に速度制御が行われているが、電動機のトルクを制御す
るなどの制御を用いてもよいことは言うまでもない。
【００１８】＜１．電動機駆動装置の構成及び動作概要
＞図１は本発明の電動機駆動装置の構成を示すブロック
図である。電動機駆動装置３は、複数のスイッチング素
子５a〜５fとこれらのスイッチング素子５a〜５fと対を
なす環流ダイオード６a〜６fからなる直流交流変換部５
と、ベースドライバ１０と、正弦波駆動部１１とを備え
る。
＞図１は本発明の電動機駆動装置の構成を示すブロック
図である。電動機駆動装置３は、複数のスイッチング素
子５a〜５fとこれらのスイッチング素子５a〜５fと対を
なす環流ダイオード６a〜６fからなる直流交流変換部５
と、ベースドライバ１０と、正弦波駆動部１１とを備え
る。
【００１９】交流電源１からの入力電圧は整流回路２で
直流電圧に整流され、その直流電圧は直流交流変換部５
により３相の交流電圧に変換され、それによりブラシレ
スＤＣモータである電動機４が駆動される。
直流電圧に整流され、その直流電圧は直流交流変換部５
により３相の交流電圧に変換され、それによりブラシレ
スＤＣモータである電動機４が駆動される。
【００２０】電動機駆動装置３においては、外部より与
えられる目標速度を実現すべく、目標速度と現在の速度
との誤差から演算された出力電圧Ｖ*を出力するため
に、正弦波駆動部１１により、スイッチング素子５a〜
５fを駆動する信号が生成される。その駆動信号はベー
スドライバ１０により、スイッチング素子５a〜５fを電
気的に駆動するためのドライブ信号に変換される。ドラ
イブ信号により各スイッチング素子５a〜５fが動作す
る。
えられる目標速度を実現すべく、目標速度と現在の速度
との誤差から演算された出力電圧Ｖ*を出力するため
に、正弦波駆動部１１により、スイッチング素子５a〜
５fを駆動する信号が生成される。その駆動信号はベー
スドライバ１０により、スイッチング素子５a〜５fを電
気的に駆動するためのドライブ信号に変換される。ドラ
イブ信号により各スイッチング素子５a〜５fが動作す
る。
【００２１】電動機駆動装置３はさらに電動機４の固定
子巻線に流れる電流を検出する電流検出部７a、７bと、
整流回路２の出力電圧（電源電圧）を検出する電源電圧
検出部９と、電動機４の巻線の誘起電圧の推定値を補正
するための電圧を生成する誘起電圧補正部１２と、電動
機４の巻線に発生した誘起電圧を推定する誘起電圧推定
部１３と、電動機４の回転子の位置及び速度を検出する
回転子位置速度検出部１４とを備える。
子巻線に流れる電流を検出する電流検出部７a、７bと、
整流回路２の出力電圧（電源電圧）を検出する電源電圧
検出部９と、電動機４の巻線の誘起電圧の推定値を補正
するための電圧を生成する誘起電圧補正部１２と、電動
機４の巻線に発生した誘起電圧を推定する誘起電圧推定
部１３と、電動機４の回転子の位置及び速度を検出する
回転子位置速度検出部１４とを備える。
【００２２】誘起電圧推定部１３は、電流検出部７a〜
７bにより検出された電動機４の電流と、誘起電圧補正
部１２により補正された正弦波駆動部１１が出力する電
圧と、分圧抵抗８a、８bにより分圧された電源電圧とに
基づき電源電圧検出部９が検出した電源電圧の情報とに
基いて、電動機４の固定子巻線の各相に生じた誘起電圧
を推定する。
７bにより検出された電動機４の電流と、誘起電圧補正
部１２により補正された正弦波駆動部１１が出力する電
圧と、分圧抵抗８a、８bにより分圧された電源電圧とに
基づき電源電圧検出部９が検出した電源電圧の情報とに
基いて、電動機４の固定子巻線の各相に生じた誘起電圧
を推定する。
【００２３】誘起電圧補正部１２は誘起電圧推定部１３
に作用し、誘起電圧推定部１３にて推定される誘起電圧
中に高調波成分が含まれないように、誘起電圧推定部１
３にて推定される誘起電圧を補正する機能を有する。具
体的には、誘起電圧補正部１２は正弦波駆動部１１から
の出力電圧Ｖ*を、その中に高調波成分が含まれないよ
うに補正し、この情報を誘起電圧推定部１３に出力す
る。誘起電圧推定部１３は、誘起電圧補正部１２からの
補正後の出力電圧Ｖ*を用いて推定する誘起電圧を補正
する。回転子位置速度検出部１４は誘起電圧推定部１３
にて推定された補正後の誘起電圧を使用して電動機４の
回転子の磁極位置および速度を推定する。
に作用し、誘起電圧推定部１３にて推定される誘起電圧
中に高調波成分が含まれないように、誘起電圧推定部１
３にて推定される誘起電圧を補正する機能を有する。具
体的には、誘起電圧補正部１２は正弦波駆動部１１から
の出力電圧Ｖ*を、その中に高調波成分が含まれないよ
うに補正し、この情報を誘起電圧推定部１３に出力す
る。誘起電圧推定部１３は、誘起電圧補正部１２からの
補正後の出力電圧Ｖ*を用いて推定する誘起電圧を補正
する。回転子位置速度検出部１４は誘起電圧推定部１３
にて推定された補正後の誘起電圧を使用して電動機４の
回転子の磁極位置および速度を推定する。
【００２４】正弦波駆動部１１は、回転子位置速度検出
部１４により推定された回転子磁極位置の情報に基づい
て、電動機４を駆動するためのドライブ信号をベースド
ライバ１０に出力する。ベースドライバ１０は、そのド
ライブ信号に従って、スイッチング素子５a〜５fを駆動
するための信号を出力する。また、推定された回転子の
速度ωmと外部から与えられる目標速度ωとの偏差Δω
の情報から、正弦波駆動部１１は回転子速度が目標速度
ωとなるように出力電圧Ｖ*を制御する。
部１４により推定された回転子磁極位置の情報に基づい
て、電動機４を駆動するためのドライブ信号をベースド
ライバ１０に出力する。ベースドライバ１０は、そのド
ライブ信号に従って、スイッチング素子５a〜５fを駆動
するための信号を出力する。また、推定された回転子の
速度ωmと外部から与えられる目標速度ωとの偏差Δω
の情報から、正弦波駆動部１１は回転子速度が目標速度
ωとなるように出力電圧Ｖ*を制御する。
【００２５】電動機駆動装置３はさらに駆動状態の異常
／正常を判定する駆動異常検出部１５を備える。駆動異
常検出部１５は、誘起電圧推定部１３により推定された
誘起電圧値を用いて、駆動状態の異常を判定し、もし異
常であった場合には、異常信号を出力する。正弦波駆動
部１１はこの異常信号を受けると、直流交流変換部５の
動作を停止する。
／正常を判定する駆動異常検出部１５を備える。駆動異
常検出部１５は、誘起電圧推定部１３により推定された
誘起電圧値を用いて、駆動状態の異常を判定し、もし異
常であった場合には、異常信号を出力する。正弦波駆動
部１１はこの異常信号を受けると、直流交流変換部５の
動作を停止する。
【００２６】＜２．電動機の誘起電圧の推定方法＞本実
施形態における電動機の誘起電圧の推定方法について説
明する。電動機の各相の巻線に流れる相電流（ｉｕ、ｉ
ｖ、ｉｗ）は、電流検出部７a〜７bにより検出された電
流から得られる。また、各相の巻線に印加される相電圧
（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ）は、電動機駆動装置３により出力
される電圧（すなわち、正弦波駆動部１１の出力電圧Ｖ
*）と、電源電圧検出部９により検出された電源電圧の
情報とから求められる。このようにして得られる相電
流、相電圧の値から、各相の巻線に誘起される誘起電圧
値ｅｕ、ｅｖ、ｅｗが、以下の式（１）、（２）、
（３）により求められる。ここで、Ｒは電動機４の巻線
の一相当りの抵抗、Ｌはそのインダクタンスである。ま
た、ｄ（ｉｕ）／ｄｔ、ｄ（ｉｖ）／ｄｔ、ｄ（ｉｗ）
／ｄｔはそれぞれｉｕ、ｉｖ、ｉｗの時間微分である。 ｅｕ＝ｖｕ−Ｒ・ｉｕ−Ｌ・ｄ（ｉｕ）／ｄｔ …（１） ｅｖ＝ｖｖ−Ｒ・ｉｖ−Ｌ・ｄ（ｉｖ）／ｄｔ …（２） ｅｗ＝ｖｗ−Ｒ・ｉｗ−Ｌ・ｄ（ｉｗ）／ｄｔ …（３）
施形態における電動機の誘起電圧の推定方法について説
明する。電動機の各相の巻線に流れる相電流（ｉｕ、ｉ
ｖ、ｉｗ）は、電流検出部７a〜７bにより検出された電
流から得られる。また、各相の巻線に印加される相電圧
（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ）は、電動機駆動装置３により出力
される電圧（すなわち、正弦波駆動部１１の出力電圧Ｖ
*）と、電源電圧検出部９により検出された電源電圧の
情報とから求められる。このようにして得られる相電
流、相電圧の値から、各相の巻線に誘起される誘起電圧
値ｅｕ、ｅｖ、ｅｗが、以下の式（１）、（２）、
（３）により求められる。ここで、Ｒは電動機４の巻線
の一相当りの抵抗、Ｌはそのインダクタンスである。ま
た、ｄ（ｉｕ）／ｄｔ、ｄ（ｉｖ）／ｄｔ、ｄ（ｉｗ）
／ｄｔはそれぞれｉｕ、ｉｖ、ｉｗの時間微分である。 ｅｕ＝ｖｕ−Ｒ・ｉｕ−Ｌ・ｄ（ｉｕ）／ｄｔ …（１） ｅｖ＝ｖｖ−Ｒ・ｉｖ−Ｌ・ｄ（ｉｖ）／ｄｔ …（２） ｅｗ＝ｖｗ−Ｒ・ｉｗ−Ｌ・ｄ（ｉｗ）／ｄｔ …（３）
【００２７】式（１）、（２）、（３）をさらに展開
し、次式を得る。 ｅｕ＝ｖｕ −Ｒ・ｉｕ −（ｌａ＋Ｌａ）・ｄ（ｉｕ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ）・ｄ（ｉｕ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｕ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ）｝／ｄｔ ＋０．５・Ｌａ・ｄ（ｉｖ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ−１２０°）・ｄ（ｉｖ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｖ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ−１２０°）｝／ｄｔ ＋０．５・Ｌａ・ｄ（ｉｗ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ＋１２０°）・ｄ（ｉｗ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｗ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ＋１２０°）｝／ｄｔ …（４） ｅｖ＝ｖｖ −Ｒ・ｉｖ −（ｌａ＋Ｌａ）・ｄ（ｉｖ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ＋１２０°）・ｄ（ｉｖ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｖ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ＋１２０°）｝／ｄｔ ＋０．５・Ｌａ・ｄ（ｉｗ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ）・ｄ（ｉｗ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｗ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ）｝／ｄｔ ＋０．５・Ｌａ・ｄ（ｉｕ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ−１２０°）・ｄ（ｉｕ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｕ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ−１２０°）｝／ｄｔ …（５） ｅｗ＝ｖｗ −Ｒ・ｉｗ −（ｌａ＋Ｌａ）・ｄ（ｉｗ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ−１２０°）・ｄ（ｉｗ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｗ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ−１２０°）｝／ｄｔ ＋０．５・Ｌａ・ｄ（ｉｕ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ＋１２０°）・ｄ（ｉｕ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｕ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ＋１２０°）｝／ｄｔ ＋０．５・Ｌａ・ｄ（ｉｖ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ）・ｄ（ｉｖ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｖ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ）｝／ｄｔ …（６） ここで、ｄ／ｄｔは時間微分を表し、三角関数に関する
微分の演算に現れるｄθ／ｄｔには推定速度ωｍを電気
角速度に変換したものを用いる。また、ｄ（ｉｕ）／ｄ
ｔ、ｄ（ｉｖ）／ｄｔ、ｄ（ｉｗ）／ｄｔは、１次オイ
ラー近似で求める。なお、ｕ相電流値ｉｕは、ｗ相電流
値ｉｗとｖ相電流値ｉｖとの和の符号を変えたものとす
る。ここで、Ｒは巻線一相あたりの抵抗、ｌａは巻線一
相あたりの漏れインダクタンス、Ｌａは巻線一相あたり
の有効インダクタンスの平均値、およびＬａｓは巻線一
相あたりの有効インダクタンスの振幅である。
し、次式を得る。 ｅｕ＝ｖｕ −Ｒ・ｉｕ −（ｌａ＋Ｌａ）・ｄ（ｉｕ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ）・ｄ（ｉｕ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｕ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ）｝／ｄｔ ＋０．５・Ｌａ・ｄ（ｉｖ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ−１２０°）・ｄ（ｉｖ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｖ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ−１２０°）｝／ｄｔ ＋０．５・Ｌａ・ｄ（ｉｗ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ＋１２０°）・ｄ（ｉｗ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｗ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ＋１２０°）｝／ｄｔ …（４） ｅｖ＝ｖｖ −Ｒ・ｉｖ −（ｌａ＋Ｌａ）・ｄ（ｉｖ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ＋１２０°）・ｄ（ｉｖ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｖ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ＋１２０°）｝／ｄｔ ＋０．５・Ｌａ・ｄ（ｉｗ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ）・ｄ（ｉｗ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｗ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ）｝／ｄｔ ＋０．５・Ｌａ・ｄ（ｉｕ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ−１２０°）・ｄ（ｉｕ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｕ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ−１２０°）｝／ｄｔ …（５） ｅｗ＝ｖｗ −Ｒ・ｉｗ −（ｌａ＋Ｌａ）・ｄ（ｉｗ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ−１２０°）・ｄ（ｉｗ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｗ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ−１２０°）｝／ｄｔ ＋０．５・Ｌａ・ｄ（ｉｕ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ＋１２０°）・ｄ（ｉｕ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｕ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ＋１２０°）｝／ｄｔ ＋０．５・Ｌａ・ｄ（ｉｖ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｃｏｓ（２θｍ）・ｄ（ｉｖ）／ｄｔ −Ｌａｓ・ｉｖ・ｄ｛ｃｏｓ（２θｍ）｝／ｄｔ …（６） ここで、ｄ／ｄｔは時間微分を表し、三角関数に関する
微分の演算に現れるｄθ／ｄｔには推定速度ωｍを電気
角速度に変換したものを用いる。また、ｄ（ｉｕ）／ｄ
ｔ、ｄ（ｉｖ）／ｄｔ、ｄ（ｉｗ）／ｄｔは、１次オイ
ラー近似で求める。なお、ｕ相電流値ｉｕは、ｗ相電流
値ｉｗとｖ相電流値ｉｖとの和の符号を変えたものとす
る。ここで、Ｒは巻線一相あたりの抵抗、ｌａは巻線一
相あたりの漏れインダクタンス、Ｌａは巻線一相あたり
の有効インダクタンスの平均値、およびＬａｓは巻線一
相あたりの有効インダクタンスの振幅である。
【００２８】さらに、式（４）、（５）、（６）を簡略
化すると、以下に示す式（７）、（８）、（９）を得
る。ここでは、相電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗが正弦波であ
ると仮定し、電流指令振幅ｉａと電流指令位相βＴとか
ら相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを作成して簡略化した。 ｅｕ＝ｖｕ ＋Ｒ・ｉａ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ） ＋１．５・（ｌａ＋Ｌａ）・ｃｏｓ（θｍ＋βＴ） −１．５・Ｌａｓ・ｃｏｓ（θｍ−βＴ） …（７） ｅｖ＝ｖｖ ＋Ｒ・ｉａ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ−１２０°） ＋１．５・（ｌａ＋Ｌａ）・ｃｏｓ（θｍ＋βＴ−１２０°） −１．５・Ｌａｓ・ｃｏｓ（θｍ−βＴ−１２０°） …（８） ｅｗ＝ｖｗ ＋Ｒ・ｉａ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ−２４０°） ＋１．５・（ｌａ＋Ｌａ）・ｃｏｓ（θｍ＋βＴ−２４０°） −１．５・Ｌａｓ・ｃｏｓ（θｍ−βＴ−２４０°） …（９）
化すると、以下に示す式（７）、（８）、（９）を得
る。ここでは、相電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗが正弦波であ
ると仮定し、電流指令振幅ｉａと電流指令位相βＴとか
ら相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを作成して簡略化した。 ｅｕ＝ｖｕ ＋Ｒ・ｉａ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ） ＋１．５・（ｌａ＋Ｌａ）・ｃｏｓ（θｍ＋βＴ） −１．５・Ｌａｓ・ｃｏｓ（θｍ−βＴ） …（７） ｅｖ＝ｖｖ ＋Ｒ・ｉａ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ−１２０°） ＋１．５・（ｌａ＋Ｌａ）・ｃｏｓ（θｍ＋βＴ−１２０°） −１．５・Ｌａｓ・ｃｏｓ（θｍ−βＴ−１２０°） …（８） ｅｗ＝ｖｗ ＋Ｒ・ｉａ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ−２４０°） ＋１．５・（ｌａ＋Ｌａ）・ｃｏｓ（θｍ＋βＴ−２４０°） −１．５・Ｌａｓ・ｃｏｓ（θｍ−βＴ−２４０°） …（９）
【００２９】本実施形態において誘起電圧推定部１３は
上式（７）、（８）、（９）を用いて誘起電圧の推定値
を求める（後述）。
上式（７）、（８）、（９）を用いて誘起電圧の推定値
を求める（後述）。
【００３０】＜３．電動機駆動装置の各部の詳細な動作
＞以下に電動機駆動装置３の各部の動作をさらに詳細に
説明する。
＞以下に電動機駆動装置３の各部の動作をさらに詳細に
説明する。
【００３１】誘起電圧補正部１２の動作について説明す
る。誘起電圧補正部１２の動作を説明する前に、誘起電
圧の補正をしない場合の電動機電流、誘起電圧基準値及
び推定誘起電圧の時間的変化の一例を図２を用いて説明
する。ここで、誘起電圧基準値とは、回転子位置速度検
出部１４において回転子位置を検出するために使用され
る誘起電圧の基準値（後述）であり、推定誘起電圧とは
誘起電圧推定部１３により推定された誘起電圧の値であ
る。図２において、誘起電圧基準値及び推定誘起電圧は
６０度毎に表示相を切り替えている。図２に示すよう
に、誘起電圧基準値は３相正弦波により演算されるた
め、ほぼ三角波のように変動しており、一方、推定誘起
電圧は、電動機４の誘起電圧及びインダクタンスによる
高調波成分が重畳し、三角波から大きく歪んだ形状とな
っている。このような推定誘起電圧値を用いて推定角度
を求めた場合、駆動性能が悪化、特に目標速度変化時の
不安定性が増大してしまうという問題がある。
る。誘起電圧補正部１２の動作を説明する前に、誘起電
圧の補正をしない場合の電動機電流、誘起電圧基準値及
び推定誘起電圧の時間的変化の一例を図２を用いて説明
する。ここで、誘起電圧基準値とは、回転子位置速度検
出部１４において回転子位置を検出するために使用され
る誘起電圧の基準値（後述）であり、推定誘起電圧とは
誘起電圧推定部１３により推定された誘起電圧の値であ
る。図２において、誘起電圧基準値及び推定誘起電圧は
６０度毎に表示相を切り替えている。図２に示すよう
に、誘起電圧基準値は３相正弦波により演算されるた
め、ほぼ三角波のように変動しており、一方、推定誘起
電圧は、電動機４の誘起電圧及びインダクタンスによる
高調波成分が重畳し、三角波から大きく歪んだ形状とな
っている。このような推定誘起電圧値を用いて推定角度
を求めた場合、駆動性能が悪化、特に目標速度変化時の
不安定性が増大してしまうという問題がある。
【００３２】そこで、誘起電圧補正部１２により、推定
誘起電圧を演算する際に、高調波成分が除去された推定
誘起電圧が得られるように所定のフィルタリング処理を
行う。具体的には、本実施形態では、上式（７）、
（８）、（９）において、高調波成分の影響を受け易い
各相の巻線に印加される相電圧（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ）に
対して、フィルタリング処理を行う。但し、相電圧を直
接フィルタリング処理した場合、時間遅れが発生するた
め、ｄ軸ｑ軸電流制御において求まる相電圧に一対一に
対応したｄ軸ｑ軸電圧（ｖｄ、ｖｑ）において以下の式
（１３）、（１４）により１次のディジタルローパスフ
ィルタを用いてフィルタリング処理を施し、その後、フ
ィルタリング処理されたｄ軸ｑ軸電圧（ｖｄ'、ｖｑ'）
を式（１５）、（１６）、（１７）により２相−３相変
換することにより、フィルタリング処理された相電圧
（ｖｕ'、ｖｖ'、ｖｗ'）を得る。 ｖｄ'（ｔ）＝Ｇｄ・ｖｄ（ｔ）＋（１−Ｇｄ）・ｖｄ'（ｔ−１）…（１３） ｖｑ'（ｔ）＝Ｇｑ・ｖｑ（ｔ）＋（１−Ｇｑ）・ｖｑ'（ｔ−１）…（１４） （Ｇｄ、Ｇｑ：ｄ軸ｑ軸フィルタゲイン、ｔ：時刻） ｖｕ'＝√２／√３・（ｖｄ'・ｃｏｓθｍ＋ｖｑ'・ｓｉｎθｍ）…（１５） ｖｖ'＝√２／√３・（ｖｄ'・ｃｏｓ（θｍ＋２π／３） ＋ｖｑ'・ｓｉｎ（θｍ＋２π／３）） …（１６） ｖｗ'＝√２／√３・（ｖｄ'・ｃｏｓ（θｍ＋４π／３） ＋ｖｑ'・ｓｉｎ（θｍ＋４π／３）） …（１７）
誘起電圧を演算する際に、高調波成分が除去された推定
誘起電圧が得られるように所定のフィルタリング処理を
行う。具体的には、本実施形態では、上式（７）、
（８）、（９）において、高調波成分の影響を受け易い
各相の巻線に印加される相電圧（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ）に
対して、フィルタリング処理を行う。但し、相電圧を直
接フィルタリング処理した場合、時間遅れが発生するた
め、ｄ軸ｑ軸電流制御において求まる相電圧に一対一に
対応したｄ軸ｑ軸電圧（ｖｄ、ｖｑ）において以下の式
（１３）、（１４）により１次のディジタルローパスフ
ィルタを用いてフィルタリング処理を施し、その後、フ
ィルタリング処理されたｄ軸ｑ軸電圧（ｖｄ'、ｖｑ'）
を式（１５）、（１６）、（１７）により２相−３相変
換することにより、フィルタリング処理された相電圧
（ｖｕ'、ｖｖ'、ｖｗ'）を得る。 ｖｄ'（ｔ）＝Ｇｄ・ｖｄ（ｔ）＋（１−Ｇｄ）・ｖｄ'（ｔ−１）…（１３） ｖｑ'（ｔ）＝Ｇｑ・ｖｑ（ｔ）＋（１−Ｇｑ）・ｖｑ'（ｔ−１）…（１４） （Ｇｄ、Ｇｑ：ｄ軸ｑ軸フィルタゲイン、ｔ：時刻） ｖｕ'＝√２／√３・（ｖｄ'・ｃｏｓθｍ＋ｖｑ'・ｓｉｎθｍ）…（１５） ｖｖ'＝√２／√３・（ｖｄ'・ｃｏｓ（θｍ＋２π／３） ＋ｖｑ'・ｓｉｎ（θｍ＋２π／３）） …（１６） ｖｗ'＝√２／√３・（ｖｄ'・ｃｏｓ（θｍ＋４π／３） ＋ｖｑ'・ｓｉｎ（θｍ＋４π／３）） …（１７）
【００３３】このとき、フィルタゲインＧｄ、Ｇｑは、
電動機４の速度に応じてそのカットオフ周波数が直線的
に変化するように設定される。例えば、次式により設定
される。 フィルタゲイン（Ｇｄ、Ｇｑ） ＝(２・π・f・T)/(１＋２・π・f・Ｔ) …（１８） （ｆ：カットオフ周波数＝ωｍ×３、Ｔはサンプリング
周期） これにより、電動機４の速度の倍数で現れる高調波成分
をターゲットにしたフィルタリング処理が可能となり、
電動機速度に応じた安定したフィルタリング処理が可能
となる。このようにして、フィルタリング処理された相
電圧（ｖｕ'、ｖｖ'、ｖｗ'）すなわち補正後の出力電
圧値の情報を用いて、誘起電圧推定部１３は誘起電圧を
推定する。これにより、電動機の速度がどのような場合
でも、安定した推定角度（位置）θｍが得られる。
電動機４の速度に応じてそのカットオフ周波数が直線的
に変化するように設定される。例えば、次式により設定
される。 フィルタゲイン（Ｇｄ、Ｇｑ） ＝(２・π・f・T)/(１＋２・π・f・Ｔ) …（１８） （ｆ：カットオフ周波数＝ωｍ×３、Ｔはサンプリング
周期） これにより、電動機４の速度の倍数で現れる高調波成分
をターゲットにしたフィルタリング処理が可能となり、
電動機速度に応じた安定したフィルタリング処理が可能
となる。このようにして、フィルタリング処理された相
電圧（ｖｕ'、ｖｖ'、ｖｗ'）すなわち補正後の出力電
圧値の情報を用いて、誘起電圧推定部１３は誘起電圧を
推定する。これにより、電動機の速度がどのような場合
でも、安定した推定角度（位置）θｍが得られる。
【００３４】図３は、誘起電圧補正部１２により補正を
加えられた情報を用いて誘起電圧を推定した場合の電動
機電流、誘起電圧基準値、推定誘起電圧の時間的変化の
一例である。このように、誘起電圧補正部１２による補
正の効果により、推定誘起電圧は、電動機の誘起電圧及
びインダクタンスに由来する高調波成分が減少している
のがわかる。それにより、誘起電圧、インダクタンスに
高調波成分が重畳した電動機を駆動する場合でも、安定
した推定角度が得られ、駆動性能が向上する。
加えられた情報を用いて誘起電圧を推定した場合の電動
機電流、誘起電圧基準値、推定誘起電圧の時間的変化の
一例である。このように、誘起電圧補正部１２による補
正の効果により、推定誘起電圧は、電動機の誘起電圧及
びインダクタンスに由来する高調波成分が減少している
のがわかる。それにより、誘起電圧、インダクタンスに
高調波成分が重畳した電動機を駆動する場合でも、安定
した推定角度が得られ、駆動性能が向上する。
【００３５】誘起電圧推定部１３の動作について説明す
る。誘起電圧推定部１３は、誘起電圧補正部１２、電源
電圧検出部９、電流検出部７ａ、７ｂ及び回転子位置速
度検出部１４からそれぞれ情報を入力し、前述の式
（７）、（８）、（９）を使用して誘起電圧値を推定す
る。すなわち、式（７）、（８）、（９）において、電
動機への印加電圧（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ）には誘起電圧補
正部１２からの補正後の出力電圧値が用いられ、相電流
（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）は電源電圧検出部９及び電流検出
部７ａ、７ｂからの出力から求められ、回転子位置θｍ
は回転子位置速度検出部１４の出力から得られる。この
ように誘起電圧推定部１３は推定誘起電圧値を求める際
に誘起電圧補正部１２により補正された出力電圧値を用
いることにより高調波成分を含まない誘起電圧を推定す
ることができる。
る。誘起電圧推定部１３は、誘起電圧補正部１２、電源
電圧検出部９、電流検出部７ａ、７ｂ及び回転子位置速
度検出部１４からそれぞれ情報を入力し、前述の式
（７）、（８）、（９）を使用して誘起電圧値を推定す
る。すなわち、式（７）、（８）、（９）において、電
動機への印加電圧（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ）には誘起電圧補
正部１２からの補正後の出力電圧値が用いられ、相電流
（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）は電源電圧検出部９及び電流検出
部７ａ、７ｂからの出力から求められ、回転子位置θｍ
は回転子位置速度検出部１４の出力から得られる。この
ように誘起電圧推定部１３は推定誘起電圧値を求める際
に誘起電圧補正部１２により補正された出力電圧値を用
いることにより高調波成分を含まない誘起電圧を推定す
ることができる。
【００３６】回転子位置速度検出部１４の動作について
説明する。回転子位置速度検出部１４は、誘起電圧推定
部１３において誘起電圧補正部１２により補正を加えら
れた情報を用いて推定された推定誘起電圧値ｅｕ、ｅ
ｖ、ｅｗから、回転子の位置（θｍ）及び速度（ωｍ）
を推定する。回転子位置速度検出部１４は、電動機駆動
装置３が認識している推定角速度θｍを誘起電圧の誤差
を用いて補正することにより推定角速度θｍを真値に収
束させて求める。また、そこから、推定速度ωｍを生成
する。
説明する。回転子位置速度検出部１４は、誘起電圧推定
部１３において誘起電圧補正部１２により補正を加えら
れた情報を用いて推定された推定誘起電圧値ｅｕ、ｅ
ｖ、ｅｗから、回転子の位置（θｍ）及び速度（ωｍ）
を推定する。回転子位置速度検出部１４は、電動機駆動
装置３が認識している推定角速度θｍを誘起電圧の誤差
を用いて補正することにより推定角速度θｍを真値に収
束させて求める。また、そこから、推定速度ωｍを生成
する。
【００３７】まず、各相の誘起電圧基準値（ｅｕｍ、ｅ
ｖｍ、ｅｗｍ）を次式で求める。 ｅｕｍ＝ｅｍ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ） ｅｖｍ＝ｅｍ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ−１２０°） ｅｗｍ＝ｅｍ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ−２４０°） …（１０） ここで、ｅｍ：誘起電圧振幅値は、推定誘起電圧ｅｕ、
ｅｖ、ｅｗの振幅値と一致させることにより求める。
ｖｍ、ｅｗｍ）を次式で求める。 ｅｕｍ＝ｅｍ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ） ｅｖｍ＝ｅｍ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ−１２０°） ｅｗｍ＝ｅｍ・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ−２４０°） …（１０） ここで、ｅｍ：誘起電圧振幅値は、推定誘起電圧ｅｕ、
ｅｖ、ｅｗの振幅値と一致させることにより求める。
【００３８】この様にして求めた誘起電圧基準値ｅｓｍ
（ｓ＝ｕ、ｖ、ｗ（ｓは相を表す））と、誘起電圧推定
値ｅｓとの偏差εを求める。 ε＝ｅｓ−ｅｓｍ （ｓ＝ｕ、ｖ、ｗ） …（１１）
（ｓ＝ｕ、ｖ、ｗ（ｓは相を表す））と、誘起電圧推定
値ｅｓとの偏差εを求める。 ε＝ｅｓ−ｅｓｍ （ｓ＝ｕ、ｖ、ｗ） …（１１）
【００３９】この偏差εが０になれば推定角度θｍが真
値になるので、偏差εを０に収斂させるように、推定角
度θｍを、偏差εを用いたＰＩ演算等を行なって求め
る。また、推定角度θｍの変動値を演算することによ
り、推定速度ωｍを求める。
値になるので、偏差εを０に収斂させるように、推定角
度θｍを、偏差εを用いたＰＩ演算等を行なって求め
る。また、推定角度θｍの変動値を演算することによ
り、推定速度ωｍを求める。
【００４０】正弦波駆動部１１は、目標速度ω*を実現
するために、目標速度ω*と推定速度ωｍとの差Δωに
より、出力すべき電圧Ｖ*をＰＩ演算等を用いて計算す
る。その電圧値Ｖから各相に出力するべき電圧Ｖｓ*
（ｓ＝ｕ、ｖ、ｗ）を以下の様にして求める。 Ｖｕ*＝Ｖ*・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ） Ｖｖ*＝Ｖ*・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ−１２０°） Ｖｗ*＝Ｖ*・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ−２４０°） …（１２） さらに、このようにして求められた電圧Ｖｓ*（ｓ＝
ｕ、ｖ、ｗ）を出力するための各スイッチング素子５a
〜５fの駆動パターン信号をベースドライバ１０に出力
した後、ベースドライバ１０は、スイッチング素子５a
〜５fを駆動し、交流を生成する。
するために、目標速度ω*と推定速度ωｍとの差Δωに
より、出力すべき電圧Ｖ*をＰＩ演算等を用いて計算す
る。その電圧値Ｖから各相に出力するべき電圧Ｖｓ*
（ｓ＝ｕ、ｖ、ｗ）を以下の様にして求める。 Ｖｕ*＝Ｖ*・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ） Ｖｖ*＝Ｖ*・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ−１２０°） Ｖｗ*＝Ｖ*・ｓｉｎ（θｍ＋βＴ−２４０°） …（１２） さらに、このようにして求められた電圧Ｖｓ*（ｓ＝
ｕ、ｖ、ｗ）を出力するための各スイッチング素子５a
〜５fの駆動パターン信号をベースドライバ１０に出力
した後、ベースドライバ１０は、スイッチング素子５a
〜５fを駆動し、交流を生成する。
【００４１】このように本実施例による電動機駆動装置
は、推定誘起電圧値と誘起電圧基準値との偏差εを用い
て推定角度θｍを生成し、正弦波状の相電流を流すと共
に、推定誘起電圧の高調波成分を誘起電圧補正部１２に
より取り除き、推定角度θｍの変動を除去することによ
り速度変動時にも安定して、電動機の正弦波駆動を実現
する。
は、推定誘起電圧値と誘起電圧基準値との偏差εを用い
て推定角度θｍを生成し、正弦波状の相電流を流すと共
に、推定誘起電圧の高調波成分を誘起電圧補正部１２に
より取り除き、推定角度θｍの変動を除去することによ
り速度変動時にも安定して、電動機の正弦波駆動を実現
する。
【００４２】次に、駆動異常検出部１５の動作について
説明する。誘起電圧推定部１３により推定された誘起電
圧振幅値ｅｍは、本来であれば、図４に示すように、電
動機固有の誘起電圧定数Ｋｅｍと電動機の速度ωとによ
り定まるＫｅｍ×ωで与えられるはずである。ところ
が、誘起電圧の推定に使用する情報に大きなノイズが乗
った場合や、大きく推定が外れた場合などに、誘起電圧
の推定が良好に行われないことになる。図５（ａ）は、
正常起動時の電圧、電流、、推定角度θｍ、推定誘起電
圧の時間推移を示した一例である。この場合は、推定誘
起電圧も正常に推定され、正常な駆動が実行されてい
る。一方、図５（ｂ）は、異常起動時の電圧、電流、、
推定角度θｍ、推定誘起電圧の時間推移を示した一例で
ある。このように、推定誘起電圧が微小な値となり、回
転が停止している。このような場合には、迅速に駆動異
常であると判断し、正弦波駆動部１１の駆動出力動作を
停止させる必要がある。
説明する。誘起電圧推定部１３により推定された誘起電
圧振幅値ｅｍは、本来であれば、図４に示すように、電
動機固有の誘起電圧定数Ｋｅｍと電動機の速度ωとによ
り定まるＫｅｍ×ωで与えられるはずである。ところ
が、誘起電圧の推定に使用する情報に大きなノイズが乗
った場合や、大きく推定が外れた場合などに、誘起電圧
の推定が良好に行われないことになる。図５（ａ）は、
正常起動時の電圧、電流、、推定角度θｍ、推定誘起電
圧の時間推移を示した一例である。この場合は、推定誘
起電圧も正常に推定され、正常な駆動が実行されてい
る。一方、図５（ｂ）は、異常起動時の電圧、電流、、
推定角度θｍ、推定誘起電圧の時間推移を示した一例で
ある。このように、推定誘起電圧が微小な値となり、回
転が停止している。このような場合には、迅速に駆動異
常であると判断し、正弦波駆動部１１の駆動出力動作を
停止させる必要がある。
【００４３】この異常を検出するために、本発明の駆動
異常検出部１５は、所定の速度（例えば、２０ｒｐｓ）
で電動機を駆動している場合において、推定された誘起
電圧が所定の値（ｅｌ）以下である状態が、一定時間
（ｔｍ）継続した場合、異常な駆動状態であると判定
し、異常信号を正弦波駆動部１１に出力する。正弦波駆
動部１１は異常信号を受けて、その出力を停止する。 ｅｍ＜ｅｌ …（１９）
異常検出部１５は、所定の速度（例えば、２０ｒｐｓ）
で電動機を駆動している場合において、推定された誘起
電圧が所定の値（ｅｌ）以下である状態が、一定時間
（ｔｍ）継続した場合、異常な駆動状態であると判定
し、異常信号を正弦波駆動部１１に出力する。正弦波駆
動部１１は異常信号を受けて、その出力を停止する。 ｅｍ＜ｅｌ …（１９）
【００４４】駆動異常検出部１５は、電動機起動後、所
定の時間は異常を検出しないようにするのが好ましい。
これにより、起動時の不安定な誘起電圧による誤検出を
防止することができる。
定の時間は異常を検出しないようにするのが好ましい。
これにより、起動時の不安定な誘起電圧による誤検出を
防止することができる。
【００４５】また、駆動異常検出部１５は次のように動
作してもよい。すなわち、電動機４の回転速度に対し
て、推定された誘起電圧が、予め定められた回転数に対
して、回転数余裕ａ及び電圧余裕ｂにより定められる１
次直線（図４に示す）で表される誘起電圧下限値ｅｋ
（ω）の値を下回る状態が、一定時間（ｔｍ）継続した
場合、駆動異常と判定し、異常信号を出力し、正弦波駆
動部１１による出力を停止させるようにしてもよい。こ
れにより、すべての回転領域において脱調現象を検出す
ることが可能となる。 ｅｍ＜ｅｋ（ω） …（２０）
作してもよい。すなわち、電動機４の回転速度に対し
て、推定された誘起電圧が、予め定められた回転数に対
して、回転数余裕ａ及び電圧余裕ｂにより定められる１
次直線（図４に示す）で表される誘起電圧下限値ｅｋ
（ω）の値を下回る状態が、一定時間（ｔｍ）継続した
場合、駆動異常と判定し、異常信号を出力し、正弦波駆
動部１１による出力を停止させるようにしてもよい。こ
れにより、すべての回転領域において脱調現象を検出す
ることが可能となる。 ｅｍ＜ｅｋ（ω） …（２０）
【００４６】なお、上記実施形態では、推定誘起電圧中
に高調波成分が含まれないように推定誘起電圧を補正す
る手段（誘起電圧補正部１２）を誘起電圧を推定する手
段（誘起電圧推定部１３）の前段に配置したが、誘起電
圧を推定する手段の後段に、誘起電圧を推定する手段か
ら出力された推定誘起電圧中の高調波成分を除去する手
段を配置してもよい。
に高調波成分が含まれないように推定誘起電圧を補正す
る手段（誘起電圧補正部１２）を誘起電圧を推定する手
段（誘起電圧推定部１３）の前段に配置したが、誘起電
圧を推定する手段の後段に、誘起電圧を推定する手段か
ら出力された推定誘起電圧中の高調波成分を除去する手
段を配置してもよい。
【００４７】
【発明の効果】以上のように本発明の電動機駆動装置に
よれば、誘起電圧に例えば、高調波成分が存在するよう
な波形の電動機であっても、負荷要素である電動機の誘
起電圧を正確に推定し、推定された誘起電圧推定値に基
づいて回転子磁極位置を精度良く推定することにより、
安定した電動機の駆動を実現するものである。
よれば、誘起電圧に例えば、高調波成分が存在するよう
な波形の電動機であっても、負荷要素である電動機の誘
起電圧を正確に推定し、推定された誘起電圧推定値に基
づいて回転子磁極位置を精度良く推定することにより、
安定した電動機の駆動を実現するものである。
【００４８】また、誘起電圧補正手段は、誘起電圧の高
周波信号を除去し、その除去する高周波信号のカットオ
フ周波数を、電動機の回転子速度に従って変更すること
により、回転子速度に関わらず、誘起電圧に高調波成分
が乗った電動機であっても、安定した電動機の駆動を実
現されるものである。
周波信号を除去し、その除去する高周波信号のカットオ
フ周波数を、電動機の回転子速度に従って変更すること
により、回転子速度に関わらず、誘起電圧に高調波成分
が乗った電動機であっても、安定した電動機の駆動を実
現されるものである。
【００４９】また、駆動異常検出手段は、推定された誘
起電圧推定値に基づいて、駆動異常が発生した場合、そ
のことを検知し、速やかに異常処理を行うことにより、
信頼性高い電動機の駆動を実現するものである。
起電圧推定値に基づいて、駆動異常が発生した場合、そ
のことを検知し、速やかに異常処理を行うことにより、
信頼性高い電動機の駆動を実現するものである。
【００５０】また、所定の回転子速度における前記誘起
電圧推定手段により推定された誘起電圧値が、所定の値
以下である状態が、所定の時間継続した場合に駆動異常
であると判定することにより、正確に駆動異常を判定
し、信頼性高い電動機の駆動を実現するものである。
電圧推定手段により推定された誘起電圧値が、所定の値
以下である状態が、所定の時間継続した場合に駆動異常
であると判定することにより、正確に駆動異常を判定
し、信頼性高い電動機の駆動を実現するものである。
【００５１】また、所定の回転子速度における前記誘起
電圧推定手段により推定された誘起電圧値が、回転子速
度に対して１次関数を用いて設定される誘起電圧範囲を
超えた状態が、所定の時間継続した場合に駆動異常であ
ると判定することにより、どのような回転数において異
常が発生した場合でも、信頼性高い電動機の駆動を実現
するものである。
電圧推定手段により推定された誘起電圧値が、回転子速
度に対して１次関数を用いて設定される誘起電圧範囲を
超えた状態が、所定の時間継続した場合に駆動異常であ
ると判定することにより、どのような回転数において異
常が発生した場合でも、信頼性高い電動機の駆動を実現
するものである。
【００５２】また、駆動異常検出手段は、電動機起動
後、所定の時間は異常を判定しないことにより、起動時
の駆動異常を誤検出することなく、信頼性高い電動機の
駆動を実現するものである。
後、所定の時間は異常を判定しないことにより、起動時
の駆動異常を誤検出することなく、信頼性高い電動機の
駆動を実現するものである。
【図１】 本発明の電動機駆動装置の一実施形態の構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図２】 誘起電圧補正部による補正がない場合の電動
機電流、誘起電圧基準値、推定誘起電圧の時間的変化の
一例を表す図。
機電流、誘起電圧基準値、推定誘起電圧の時間的変化の
一例を表す図。
【図３】 誘起電圧補正部による補正がある場合の電動
機電流、誘起電圧基準値、推定誘起電圧の時間的変化の
一例を表す図。
機電流、誘起電圧基準値、推定誘起電圧の時間的変化の
一例を表す図。
【図４】 誘起電圧振幅値ｅｍの特性を表す特性図。
【図５】 （ａ）正常起動時の電圧、電流、推定角度θ
ｍ、推定誘起電圧の時間推移を示した一例を表す図、
（ｂ）異常起動時の電圧、電流、推定角度θｍ、推定誘
起電圧の時間推移を示した一例を表す図。
ｍ、推定誘起電圧の時間推移を示した一例を表す図、
（ｂ）異常起動時の電圧、電流、推定角度θｍ、推定誘
起電圧の時間推移を示した一例を表す図。
１ 交流電源
２ 整流回路
３ 電動機駆動装置
４ 電動機
５ 直流交流変換回路
５a〜５f スイッチング素子
６a〜６f 環流ダイオード
７a〜７b 電流検出部
８a、８b 分圧抵抗
９ 電源電圧検出部
１０ ベースドライバ
１１ 正弦波駆動部
１２ 誘起電圧補正部
１３ 誘起電圧推定部
１４ 回転子位置速度検出部
１５ 駆動異常検出部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H560 AA02 BB04 DA13 EB01 EC01
JJ19 RR01 SS07 TT08 UA06
XA02
Claims (7)
- 【請求項１】 電動機の回転子磁極位置を推定し、その
情報に基づいて電動機の固定子巻線への通電を制御して
電動機を駆動するために、 電動機の固定子巻線の電流を検出する電流検出手段と、 電動機を駆動するために電動機に出力する出力電圧の値
と前記電流検出手段により検出された電流値とから電動
機に発生する誘起電圧を推定する誘起電圧推定手段と、 前記誘起電圧推定手段により推定された誘起電圧値に基
づいて、電動機の回転子磁極位置を推定する回転子位置
速度検出手段とを備えた電動機駆動装置において、 推定される誘起電圧値に所定のフィルタ処理を施し、前
記推定される誘起電圧値を補正する誘起電圧補正手段を
設けたことを特徴とする電動機駆動装置。 - 【請求項２】 前記誘起電圧補正手段は、推定される誘
起電圧の高周波信号を除去することを特徴とする請求項
１記載の電動機駆動装置。 - 【請求項３】 前記誘起電圧補正手段は、除去する高周
波信号のカットオフ周波数を、電動機の回転子速度に従
って変更することを特徴とする請求項２記載の電動機駆
動装置。 - 【請求項４】 電動機の回転子磁極位置を推定し、その
情報に基づいて電動機の固定子巻線への通電を制御して
電動機を駆動するために、 電動機の電流を検出する電流検出手段と、 電動機を駆動するために電動機に出力する出力電圧の値
と前記電流検出手段により検出された電流値とから電動
機に発生する誘起電圧を推定する誘起電圧推定手段と、 該誘起電圧推定手段により推定された誘起電圧推定値に
基づいて、電動機の回転子磁極位置を推定する回転子位
置速度検出手段とを備えた電動機駆動装置において、 前記誘起電圧推定手段により推定された誘起電圧値に基
き、電動機の駆動状態の異常を検出する駆動異常検出手
段を設けたことを特徴とする電動機駆動装置。 - 【請求項５】 前記駆動異常検出手段は、所定の回転子
速度における前記誘起電圧推定手段により推定された誘
起電圧値が所定の値以下である状態が、所定時間継続し
て発生した場合に、駆動状態が異常であると判定するこ
とを特徴とする請求項４記載の電動機駆動装置。 - 【請求項６】 前記駆動異常検出手段は、回転子速度に
対して１次関数を用いて設定される誘起電圧範囲を超え
た状態が、所定時間継続して発生した場合に、駆動状態
が異常であると判定することを特徴とする請求項４記載
の電動機駆動装置。 - 【請求項７】 前記駆動異常検出手段は、電動機起動
後、所定の時間は異常を判定しないことを特徴とする請
求項４、５または６に記載の電動機駆動装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001302693A JP2003111480A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 電動機駆動装置 |
| CNB021433666A CN1254909C (zh) | 2001-09-28 | 2002-09-26 | 电动机驱动装置 |
| KR10-2002-0059047A KR100486925B1 (ko) | 2001-09-28 | 2002-09-28 | 전동기 구동 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001302693A JP2003111480A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 電動機駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003111480A true JP2003111480A (ja) | 2003-04-11 |
Family
ID=19122890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001302693A Pending JP2003111480A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 電動機駆動装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003111480A (ja) |
| KR (1) | KR100486925B1 (ja) |
| CN (1) | CN1254909C (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008025857A (ja) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷凍サイクル装置 |
| JP2014117136A (ja) * | 2012-12-06 | 2014-06-26 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | モータ駆動制御装置、モータ駆動制御方法及びそれを用いたモータ |
| JP2014155273A (ja) * | 2013-02-06 | 2014-08-25 | Hitachi Automotive Systems Ltd | ブラシレスモータの駆動装置 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4729356B2 (ja) * | 2005-07-29 | 2011-07-20 | 株式会社日立製作所 | モータ制御装置，洗濯機，エアコンおよび電動オイルポンプ |
| WO2007055430A1 (en) * | 2005-11-08 | 2007-05-18 | Young Jung Bang | Air purifier with sterilization, deodorization and absorbing toxic materials |
| JP4928850B2 (ja) * | 2006-06-28 | 2012-05-09 | 株式会社東芝 | 回転機制御装置 |
| JP4956123B2 (ja) * | 2006-09-28 | 2012-06-20 | 三洋電機株式会社 | モータ制御装置 |
| JP5201300B2 (ja) * | 2011-07-06 | 2013-06-05 | パナソニック株式会社 | モータ制御装置 |
| JP6578260B2 (ja) * | 2016-08-29 | 2019-09-18 | 株式会社日立製作所 | エレベーターシステムおよびその制御方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0232790A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-02 | Hitachi Ltd | ブラシレスモータの相転流タイミング決定方法 |
| JP2858692B2 (ja) * | 1996-12-05 | 1999-02-17 | 株式会社安川電機 | 永久磁石型同期電動機のセンサレス制御方法及び装置 |
| KR100284498B1 (ko) * | 1998-12-17 | 2001-04-02 | 구자홍 | 비엘디시 모터의 속도제어 장치 및 방법 |
| JP3419725B2 (ja) * | 1999-01-27 | 2003-06-23 | 松下電器産業株式会社 | 位置センサレスモータ制御装置 |
| JP3432486B2 (ja) * | 2000-07-18 | 2003-08-04 | シャープ株式会社 | モータの制御方法 |
-
2001
- 2001-09-28 JP JP2001302693A patent/JP2003111480A/ja active Pending
-
2002
- 2002-09-26 CN CNB021433666A patent/CN1254909C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-09-28 KR KR10-2002-0059047A patent/KR100486925B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008025857A (ja) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷凍サイクル装置 |
| JP2014117136A (ja) * | 2012-12-06 | 2014-06-26 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | モータ駆動制御装置、モータ駆動制御方法及びそれを用いたモータ |
| JP2014155273A (ja) * | 2013-02-06 | 2014-08-25 | Hitachi Automotive Systems Ltd | ブラシレスモータの駆動装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100486925B1 (ko) | 2005-05-03 |
| CN1254909C (zh) | 2006-05-03 |
| CN1411135A (zh) | 2003-04-16 |
| KR20030027840A (ko) | 2003-04-07 |
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