JP2010016942A - 同期モータの制御方法及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】突極あるいは逆突極型のロータを備えた位置検出センサレスの同期モータで、起動制御として位置決めモードと同期運転モードとが設定されている同期モータの制御方法において、停止しているロータの初期位置の如何にかかわらず位置決めできない状態を回避し、ロータが急回転することにより過電流が発生することを防止した制御方法を提供する。
【解決手段】ロータの位置決め通電位相（θ１）を決定し（Ｓ１）、θ１を挟む電圧パルスＶ１、Ｖ２をステータコイルに印加し、そのときの電流Ｉ１、Ｉ２を検出する（Ｓ２〜Ｓ４）。電流Ｉ１、Ｉ２の電流値に基づいてロータの初期位置が過電流領域にあるか、否かを判定する。ロータの初期位置が過電流領域にある場合は、θ１を過電流が発生しない領域に変更する（Ｓ５〜Ｓ９）。さらに、過電流領域にある場合は電圧パルスＶ３を印加して、ロータの極性磁極を判別して、さらに、過電流を低減することができる（Ｓ１０〜Ｓ１１）。
【選択図】図３

Description

本発明は、突極あるいは逆突極型ロータからなりロータの回転位置を検出するセンサが設けられていない同期モータの起動法に係り、特に、ロータの回転位置決めモードと同期運転モードを備えた同期モータの制御方法と、その制御方法を備えた同期モータの制御装置に関する。

従来のロータの回転位置を検出する位置センサを持たない同期モータの起動法として、特許文献１に記載されたものがある。位置センサレスで同期モータを運転する場合、電機子巻線（ステータコイル）の端子電圧からロータの回転位置を検出し、その検出信号に基づきインバータを制御して定常運転を行うが、起動時には電機子巻線に誘起電圧が発生していないから、定常運転に先だってインバータを他制式としてロータの回転数を上げる低周波同期起動運転モードが設けられている。特許文献１記載のロータ位置センサレスで同期モータを起動する起動法は、低周波同期起動運転モードに入る前に、電機子巻線への電流の通流経路を任意の一つに固定して直流電流を流し、その電流を０から徐々に高め、ロータを回転トルクが発生しない位置まで移動させて固定する位置決めを行う位置決めモード期間を設け、その後、低周波同期起動運転を行う起動方法である。
特許第２５３３４７２号公報

しかしながら、上記起動法の位置決め運転では次の問題がある。

（ａ）位置決めモードにおいて、ロータを位置決めするために電機子巻線に通電する通電位置位相に対して、ロータの初期位置が１８０度付近にある場合、電機子巻線に流す直流電流を増加させてもロータには回転トルクが発生しない（回転トルク＝０）ので、ロータを移動させて固定する位置決めができない。

（ｂ）ロータを位置決めできない（ａ）の状態で、電機子巻線に流す直流電流をさらに増加させてロータを回転させようとすると、ロータは急回転してしまう。

（ｃ）ロータが急回転することにより同期モータは発電機となり、異常電圧が発生して過電流が流れ、システム停止に到る。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものである。したがって、突極あるいは逆突極型のロータを備え、位置検出センサレスで運転される同期モータで、かつ、起動制御として位置決めモードと同期運転モードとが設定されている同期モータにおいて、ロータの初期位置の如何にかかわらず位置決めできない状態を回避し、ロータの初期位置によっては、ロータが急回転することにより過電流が発生し、システム停止に到ることを防止した同期モータの制御方法及びその制御方法を備えた同期モータを提供することを課題としている。

（１）上記課題を解決するために、本発明の同期モータの制御方法は、突極あるいは逆
突極型のロータと、ステータコイルとを備え、前記ロータの回転位置を検出する位置検出センサレス同期モータを駆動するための制御方法であって、前記ステータコイルに所定の電圧を印加して通電するインバータにより駆動される前記同期モータの起動時の制御方法において、前記起動時のロータの位置決めの前に、停止している前記ロータの初期位置を推定するために、パルス通電位相差が電気角９０度以内である第１のパルス及び第２のパルスからなる少なくとも二回のパルス通電を前記ステータコイルに対して行い、各前記パルス通電にともなう電流値を検出し、検出した二つの前記電流値の大きさに基づき、前記ロータの初期位置領域を判別することを特徴とする。

すなわち、本発明の同期モータの制御方法は、初期起動制御として設定されている位置決めモードの前に、少なくとも二回の通電位相の異なるパルス通電をステータコイルに対して行い、その電流値の大きさによりロータの初期位置を推定するものである。突極あるいは逆突極型ロータのインダクタンスは、ロータの磁石位置によりインダクタンスに突極あるいは逆突極性を有し電気角で９０度ごとにインダクタンスは増加あるいは減少へと変化する。ここで、図６（ａ）のようにロータのＮ極方向をｄ軸、ｄ軸から９０度位相を進めた方向をｑ軸と定義すると、インダクタンスは、ｄ軸で最小、ｑ軸で最大となる。ステータコイルを流れる電流は、インダクタンスが小さいと流れ易く、インダクタンスが大きいと流れにくい。従って、図５（ｂ）のようにｄ軸とステータの磁極の方向が一致している時（θ＝０）ステータコイルを流れる電流は最大となり、ｄ軸とステータの磁極の方向が９０度のとき（θ＝９０）ステータコイルを流れる電流は最小となる。このように、ロータの停止している位置によりステータコイルを流れる電流は変化する。この突極あるいは逆突極型ロータの特性を利用して位相差のある二回のパルス通電を行い、そのときの電流値の大小を比較してロータの初期位置領域を判別することができる。印加する電圧は、僅かな時間幅のパルス状電圧であるため停止しているロータを回転させたり、騒音を発生させるおそれはない。

（２）好ましくは、（１）の同期モータの制御方法において、前記起動時に、判別された前記ロータの初期位置領域に基づいて位置決め通電位相が決定され、前記ロータが正対して位置決め出来ない状態を回避する制御方法とするとよい。

ロータの初期位置に対して、位置決め通電位相が大きく離れているとき、ロータの位置決めのためにステータコイルに流れる電流が大きくなる。ロータの磁極とステータコイルの磁極が正対している（例えば、ロータのＮ極とステータコイルのＮ極が相対している）場合、あるいはロータの磁極とステータコイルの磁極が正対に近い状態にある場合、ロータは急回転する。（１）において、ロータの初期位置領域が判別されたことにより、位置決めのためにステータコイルに流す電流の通電位相をロータが急回転しない範囲の通電位相とすることが可能となる。さらに、ロータの急回転を防止することで、ロータが急回転し過電流が発生しシステム停止に到ることを抑制することが可能となる。

（３）さらに、好ましくは、（１）の同期モータの制御方法において、前記第１のパルス及び第２のパルスのパルス間隔は、前記ステータコイル時定数以上である構成がよい。
二つのパルスのパルス間隔をステータコイル時定数以上とすることで、第１のパルス印加で流れた電流を減衰させ、測定精度を確保する効果がある。

（４）さらに、好ましくは、（１）〜（３）の何れの同期モータの制御方法においても、前記位置決めモードの前に、さらに、前記第２のパルスに対して電気角１８０度の第３のパルスを印加し、前記ロータの磁極極性を判別する構成とするとよい。

本構成によれば、界磁磁石の磁気飽和を利用してロータの磁極判別（Ｎ極、Ｓ極の判別）を行うことができる。パルス電流により発生する磁束の方向が界磁磁束と同方向である場合、磁気飽和となる。磁気飽和によりインダクタンスは小さくなるのでパルス電流は流れ易い。逆に、パルス電流により発生する磁束の方向が界磁磁束と逆方向である場合、パルス電流により発生する磁束と界磁磁束とは打ち消しあうので磁気飽和とはならない。磁気飽和にならない場合インダクタンスは大きくなるのでパルス電流は流れにくくなる。この特性を利用して、本発明は、第２のパルスと第３のパルスの電流値を比較することでロータの磁極判別を行う構成としている。さらに、この構成によりロータの位置決め時の回転角度を最大９０度以内に抑えることができ、９０度以内に抑えることで後述するように、ロータの急回転による過電流の発生をより確実に行える。

（５）請求項５及び６に記載の発明は、同期モータの制御装置の発明であるが、その作用・効果は、上記の（１）〜（４）項に述べた同期モータの制御方法の発明の作用・効果と同様であるので説明を省略する。

本発明によれば、突極あるいは逆突極型のロータを備え、位置検出センサレスで運転される同期モータで、かつ、起動制御として位置決めモードと同期運転モードとが設定されている同期モータの制御方法において、停止しているロータの初期位置の如何にかかわらず位置決めできない状態を回避し、さらに、ロータの初期位置によってはロータが急回転することにより過電流が発生しシステム停止に到る場合があるが、そのような過電流の発生と、それによるシステム停止を防止する効果がある。また、その制御方法を備えた同期モータの制御装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態についてより詳しく説明する。

＜実施形態＞
図１は、本発明の実施形態である同期モータの制御システム全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、同期モータの制御システム２０は、３相のステータコイル１ａと突極あるいは逆突極型のロータ１ｂとを有する同期モータ１と、同期モータ１を制御する制御装置２と、制御装置２に直流電源を供給するバッテリ３と、制御装置２との間で同期モータ１の起動指令などに関する情報を送受するＥＣＵ（電子制御装置）５０と、から構成されている。制御装置２は、同期モータ１を駆動するためのインバータ４と、インバータ４を構成しているＩＧＢＴ（Ｔ１〜Ｔ６）をオン・オフ制御するドライブ回路５と、インバータ４の各相アーム下段に接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３により構成された電流値検出手段６と、同期モータ１の過電流を検出する過電流検出器７と、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと称す）８と、により構成されている。同期モータ１は、埋込磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ：Interior Permanent Magnet Synchronous Motor）である。Ｃ１、Ｃ２は、バッテリ３及びインバータ４にそれぞれ設けられたバイパスコンデンサである。

ドライブ回路５は、マイコン８により制御され、電流値検出手段６の出力は、増幅器Ａ１、Ａ２、Ａ３、を介してマイコン８のロータ初期位置領域判別部８１に入力されている。ロータ初期位置領域判別部８１は、本発明のロータ初期位置領域判別手段に該当する。また、過電流検出器７の出力は、増幅器Ａ４を介してマイコン８に入力されている。ここで、マイコン８と、インバータ４と、電流値検出手段６と、ロータ初期位置領域判別部８１とは、本発明のロータ初期起動手段に含まれる。なお、図１では、ドライブ回路５の出力（ｄ１〜ｄ６）は、図示されていないが、ＩＧＢＴ（Ｔ１〜Ｔ６）のゲート端子（ｂ１〜ｂ６）に接続されている。

図２は、同期モータの起動制御の経過を表したものである。通常、位置決め運転（Ｘ）、同期運転（Ｙ）、定常運転（Ｚ）の順に徐々にロータの回転を上げて定常運転に移行するが、位置決め運転では上記した問題があるため、本発明では、位置決め運転モード（Ｘ）の前に、さらに、ロータ初期位置領域判別（Ｘ_０）を行うものである。

次に、図３のフローチャートに基づいて、本実施形態のロータ初期位置領域判定動作について説明する。本発明のロータ初期位置領域判別手段は、まず、停止しているロータの初期位置が設定した位置決め位相（θ１）に対して、位置決めによりロ−タが急回転して過電流が発生する領域にあるか、否かを判定する。

まず、過電流発生のメカニズムについて図４及び図５を参照して説明する。

従来技術の項で前述したように、位置決め運転では、ステータに一定方向の電流（以下、モータ電流と称す）を印加するが、そのときに発生するトルク（以下、モータ発生トルクと称す）Ｔ_Ｍは、次式で表される。
Ｔ_Ｍ＝Ｐｎ〔−Φａ・Ｉ_Ｍ ・ｓｉｎθ＋(１／２）（Ｌｑ−Ｌｄ）（Ｉ_Ｍ）^２・ｓｉｎ２θ〕・・・（１）
ここで、Ｔ_Ｍ：モータ発生トルク、Ｐｎ：極対数、Φａ：永久磁石によるステータ鎖交磁束、Ｉ_Ｍ：モータ電流、Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス、Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス、θ：ロータＮ極とステータＳ極のなす角度である。

本実施形態の同期モータ１は、前述したようにＩＰＭＳＭである。ＩＰＭＳＭのモータ発生トルクＴ_Ｍは、マグネットトルクとリラクタンストルクの総和トルクで考えられる。マグネットトルクは、（１）式の前項で、ステータコイルの磁界とロータの磁石の磁界との間に発生する引力、斥力である。リラクタンストルクは、（１）式の後項で、ステータコイルの磁界が鉄を引きつける力である。（１）式から分かるようにモータ発生トルクＴ_Ｍは、θの関数であり、図４に示すようにロータの初期位置により大小分布している。θは、（１）式で述べているように、ロータＮ極とステータＳ極のなす角度である（図６（ａ）参照）。また、ロータの回転を妨げるように働く負荷トルクＴ_Ｌとし、図４に示すように一定だとすると、ロータに働く回転トルクＴ_Ｒは、次式で表される。
Ｔ_Ｒ＝Ｔ_Ｍ −Ｔ_Ｌ＝Ｊ（ｄ^２θ／ｄｔ^２）・・・・・・・・・（２）
ここで、Ｊ：イナーシャ（慣性モーメント）である。

位置決め運転時にモータ電流が大きくなる条件について説明する。モータ電流Ｉ_Ｍは、次式で表される。
Ｉ_Ｍ＝（Ｖ＋Ｋ_ｅω）／ｒ・・・・・・・・・・・・・・・（３）
ここで、Ｖ：モータコイル印加電圧（ステータコイル印加電圧）、Ｋ_ｅ：逆起定数、ω：ロータ角速度、ｒ：巻線抵抗である。

位置決め運転においては、ロータを所定の位置に回転させるために（３）式のモータコイル印加電圧（Ｖ）は、例えば、本実施形態の同期モータでは、Ｕ相：−２７Ａ、Ｖ・Ｗ相：１３．５Ａに向けて印加される。過電流に至るのは逆起電圧Ｋ_ｅωが大きくなり重畳されたとき、つまりロータ角速度ωが大きいときである。角速度は前述の回転トルクＴ_Ｒとの関係から次式で表される。
Ｓ＝∫Ｔ_Ｒｄθ＝（１／２）Ｊω^２・・・・・・・・・（４）
ここで、Ｓ：回転トルクＴ_Ｒの総和である。
（４）式をロータ角速度ωについて展開すると、
ω＝（２Ｓ／Ｊ）^１／２・・・・・・・・・・・・・・・（５）
（５）式より、ロータ角速度ωは、回転トルクＴ_Ｒの総和Ｓの関数である。すなわち、ロータ角速度ωは、回転トルクＴ_Ｒの総和Ｓが大きいほど大きくなる。

図５に、本実施形態の同期モータ１の回転トルクＴ_Ｒの総和Ｓとモータ電流Ｉ_Ｍとの関係を示す。図５の上図に示すように、ロータの初期位置がａ点（θ＝約±１８０度）にあり、ロータの位置決め位置（θ＝０度）まで移動させる場合の回転トルクＴ_Ｒの総和Ｓは、斜線で示す面積（Ｔ_Ｍ−Ｔ_Ｌ）となる。図５の下図は、ロータを任意の初期位置から位置決め位置（θ＝０度）まで移動させたときの、モータ電流Ｉ_Ｍの大きさを示している（ただし、ロータ初期位置が＋１３５度〜±１８０度〜−１３５度の範囲のみ図示）。横軸がロータ初期位置を示し、縦軸がロータの位置決めの移動により流れるモータ電流Ｉ_Ｍの大きさである。

本実施形態では、ＩＧＢＴの電流容量等からモータ電流Ｉ_Ｍは、３０Ａ以下で運転する構成となっている。従って、図５下図に示すように、モータ電流Ｉ_Ｍが３０Ａ以上流れる場合は、過電流と判定するように過電流保護レベルを３０Ａに設定している。そして、過電流に至る範囲としては、（４）式及び（５）式に基づき図５に示すように、ロータ初期位置が１５０度以上（ロータ回転角が１５０度以上）の場合である。

次に、図３のフローチャートに戻って説明する。

ロータの初期位置領域を推定するために、ステップ１（以下、Ｓ１と称す。他のステップも同様）において、まず、ロータの位置決め通電位相（θ１とする）を決定する。次に、Ｓ２において、θ１を挟む通電パルス（電圧ベクトル）２ケを決定する。２ケの通電パルスは、本発明の第１のパルス及び第２のパルスに該当する。このとき、２ケの通電パルスの位相差は、９０度以内とする。２ケの通電パルスの位相差を９０度以内とする理由は、後述するロータの初期位置領域を推定する手法が２ケの通電パルスにより流れる電流の電流値に基づくものであり、その電流値の増減は、先に図６を引用して述べたように、９０度ごとに逆になっている特性を利用するためである。ここで、上記２ケの通電パルスの電圧をＶ１、Ｖ２とする。次に、Ｓ３において、電圧Ｖ１パルスを印加し、それによりステータコイルに流れる電流をＩ１とし、図１の電流検出手段６により電流値を検出する。次に、Ｓ４で電圧Ｖ２パルスを印加し、それによりステータコイルに流れる電流をＩ２とし、電流検出手段６により電流値を検出する。

以上のＳ１〜Ｓ４の動作について図７で具体的数値に基づいて説明する。図７（ａ）に図示しているように、決定された位置決め通電位相θ１に対して、２ケの通電パルス（電圧ベクトルＶ１、Ｖ２）を設定する。図７（ａ）の場合は、θ１を挟んで２ケの通電パルスの間隔は、３０度（＜９０度）としている。図７（ｂ）は、電圧Ｖ１パルス及び電圧Ｖ２パルスを印加し、電流Ｉ１及びＩ２を検出するためのインバータ４のＩＧＢＴのオン・オフ制御を表している。図７（ｂ）に示すように、電圧Ｖ１パルスを印加するときは、ＩＧＢＴのＴ２及びＴ４をオンとし、その他のＩＧＢＴはオフとする。電圧Ｖ２パルスを印加するときは、ＩＧＢＴのＴ３及びＴ４をオンとし、その他のＩＧＢＴはオフとする。これにより、電圧Ｖ１パルスと電圧Ｖ２パルスとの位相差は３０度となっている。

次に、電圧Ｖ１パルスと電圧Ｖ２パルスのパルス幅及び二つのパルスの間隔について図８を参照して説明する。

通電パルスは、ロータが回転しない程度の短いパルスとする必要がある。本実施形態の同期モータの場合、電流値で５Ａを超えると回転する。パルス幅にすると２０μｓである。また、４μｓでは電流値が検出できないため、本実施形態では１０μｓとした。二つのパルスの間隔は、電流の回生期間以上あける必要がある。本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、電流回生期間は４ｍｓである。従って、図８（ａ）に示すように、パルス幅を１０μｓ、パルス間隔を５ｍｓとしている。

電流Ｉ１とＩ２を検出したら、次に、Ｓ５において、電流Ｉ１とＩ２の電流値に基づいて、ロータの停止している初期位置が「領域上」か「領域下」かの判定（判定１）を行う。なお、領域上とは、位置決め位置がｄ軸に近い位置（ｄ軸±４５度）でロータが停止している場合であり、領域下とは、位置決め位置がｑ軸に近い位置（ｑ軸±４５度）でロータが停止している場合である。判定１について、図９（ａ）に基づき説明する。
図９（ａ）は、横軸が図９（ｃ）に示すように、位置決め通電位相（０度）に対するロータの位置（θ）を表している。縦軸は、ロータがθの位置にあるとき（ｄ軸がθの位置にあるとき）のステータに流れる電流値を表している。

ここで、|Ｉ１|＋|Ｉ２|≧α 〔（α／２）＝Ｉ_ｍａｘ＋Ｉ_ｍｉｎ：図９（ａ）参照〕・・・・（６）
であるときは、ロータは領域上で停止している。
|Ｉ１|＋|Ｉ２|＜α・・・・・・（７）
であるときは、ロータは領域下で停止している、と判定する。

Ｓ５の判定の次に、Ｓ６のロータが停止している初期位置が電流（Ｉ１、Ｉ２）のピーク値付近にあるか、否かの判定２を行う。図９（ｂ）に示すように、電流Ｉ１の電流値とＩ２の電流値との差を所定の値βと比較することにより、ロータの初期位置がピーク付近か、電流の傾斜部分にあるかを判定することができる。すなわち、
||Ｉ１|−|Ｉ２||＜β・・・・・・（８）
である場合は、ロータの初期位置がピーク付近にあると判定する。また、
||Ｉ１|−|Ｉ２||≧β・・・・・・（９）
である場合は、ロータの初期位置がピーク付近以外にあると判定する。

ロータの初期位置がピーク付近にあるということは、位置決め通電位相（ロータを位置決めする位置）の付近にあるため、位置決めによるロータの回転が大きく過電流が発生するおそれがある。一方、ロータの初期位置がピーク付近以外にあれば、位置決めによるロータの回転が大きくないので、過電流が発生するおそれがない。前述したように、ロータの位置決めによるロータ回転角が１５０度以上のとき過電流が発生するので、βを|Ｉ１|−|Ｉ２|の値により、ロータの初期位置が、位置決め通電位相から３０度以内であるか、３０度以上であるか判定できるようにβを設定しておけば、ロータの初期位置が過電流発生領域にあるか、否か判定できる。そして、ロータ回転角が１５０度以上のときは、位置決め通電位相（位置決め位置）をロータ回転角が１５０度以内となるように変更する。

判定２について、図１０を参照してより具体的に説明する。

図１０（ａ）は、ロータが位置決め通電位相（位置決め位置）に対して０度の位置に停止している場合を示している。この場合、電流Ｉ１とＩ２は、図１０（ｂ）に示すようにピーク付近にあり、ほぼ等しい値でロータが領域上に停止している場合である。従って、電流Ｉ１とＩ２の電流値の差は、ほぼ零であり、式（８）に該当する。また、ロータの初期位置（Ａ点）が過電流発生領域にあるため、位置決めによる回転で過電流が発生する。図１０（ｃ）は、これに対し位置決め通電位相を変更（−４５度シフト）して位置決めによる回転角を減少させて（約１３０度に減少）過電流発生を回避した例を示している。

図１１（ａ）は、ロータが位置決め通電位相に対して−４５度の位置に停止している場合を示す。そして、ロータが領域上に停止している場合に該当する（式６参照）。判定２は、図１１（ｂ）に示すＩ１、Ｉ２の電流値よりロータの初期位置がピーク付近以外にある場合と判定する（式９参照）。そして、図１１（ｂ）に矢印で示すように、ロータが停止位置のＢ点から、位置決め通電位相（位置決め位置）まで移動（回転）する回転角は、約１３５度であり、過電流が発生するおそれはない。従って、位置決め通電位相（θ１）は最初に設定された位置決め通電位相（位置決め位置）に決定される。

なお、ロータの初期位置が、領域下にある場合は、位置決めによるロ−タの回転角は、式（８）、（９）のいずれの場合も１５０度以内なので、位置決め通電位相（θ１）を変更する必要はない。

以上のように、本発明のロータ初期位置領域判別手段は、判定１及び判定２によって、ロータの初期位置が、設定された位置決め通電位相（θ１）に対して位置決めにより過電流が発生する領域にあるか、否かを判定する。そして、ロータの初期位置が、過電流が発生する領域にあると判定した場合には、位置決め通電位相を過電流が発生しない位置に変更する。

次に、Ｓ８において、判定１でロータ初期位置が「領域上」と判定され、判定２で「ピーク付近」にあると判定されて位置決め通電位相が変更された場合、さらに、電圧Ｖ２パルスに対して１８０度位相をずらした電圧Ｖ２＿パルスを印加し、そのとき流れる電流をＩ２＿として、Ｉ２＿の電流値を検出する（Ｓ１０）。ここで、電圧Ｖ２＿パルスは、本発明の第３のパルスに該当する。

次に、Ｓ１１において判定３として、Ｉ２の電流値とＩ２＿の電流値との大小を比較してロータの磁極極性（ＮＳ極性）の判定を行う。図１２（ａ）は、ロータの初期位置と通電位相を変化させたときの流れる電流の電流値の関係の実測値である。このとき、図１２（ｂ）のように、電流Ｉ２とＩ２＿をそれぞれ流した場合の電流値が図１２（ａ）のように検出されたとする（|Ｉ２|＞|Ｉ２＿|）。この場合は、電流Ｉ２の方が大きい。すなわち、磁気飽和によりＩ２が大きくなっているので、図１２（ｂ）のようにロータのＮ極は、位置決め通電位相（０度）の近くにあるので、位置決め通電位相は、Ｓ１で設定したθ１でよい。逆に、|Ｉ２|＜|Ｉ２＿|である場合は、Ｉ２＿による磁束により磁気飽和していないためであり、ロータのＮＳ極は、図１２（ｂ）とは逆になる。従って、位置決め通電位相をＳ１で設定したθ１から１８０度回転させる変更を行うことで位置決めによる過電流防止をより容易に行うことができる。なお、本実施形態では、電圧Ｖ２パルスに対して１８０度位相をずらせた電圧Ｖ２＿パルスを第３のパルスとして印加しているが、当然、第３のパルスは、電圧Ｖ１パルスを基準として、電圧Ｖ１パルスから１８０度位相をずらせたものでもよい。また、図１３は、上記の判定１〜３を表にまとめたものである。

本発明の実施形態の同期モータの制御システムの全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態のロータ初期位置領域判定についての説明図である。 本発明の実施形態のロータ初期位置領域判定動作についてのフローチャートである。 モータ発生トルクの説明図である。 ロータ位置決め動作における過電流発生メカニズムの説明図である。 ロータの停止位置とステータコイルを流れる電流の関係を示す図である。 位置決め通電位相と電圧ベクトルＶ１、Ｖ２による通電の説明図である。 電圧パルスについての説明図である。 判定１及び判定２の説明図である。 判定２の具体例の説明図である。 判定２の具体例の説明図である。 判定３の説明図である。 ）判定１〜判定３の一覧表である。

符号の説明

１：同期モータ、 ２：制御装置、 ３：バッテリ、 ４：インバータ、
５：ドライブ回路、 ６：電流検出手段、 ７：過電流検出器、
８：マイクロコンピュータ（マイコン）、
２０：同期モータの制御システム、 ５０：ＥＣＵ、

Claims (6)

1. 突極あるいは逆突極型のロータと、ステータコイルとを備え、前記ロータの回転位置を検出する位置検出センサレス同期モータを駆動するための制御方法であって、
   前記ステータコイルに所定の電圧を印加して通電するインバータにより駆動される前記同期モータの起動時の制御方法において、
   前記起動時のロータの位置決めの前に、停止している前記ロータの初期位置を推定するために、パルス通電位相差が電気角９０度以内である第１のパルス及び第２のパルスからなる少なくとも二回のパルス通電を前記ステータコイルに対して行い、各前記パルス通電にともなう電流値を検出し、検出した二つの前記電流値の大きさに基づき前記ロータの初期位置領域を判別することを特徴とする同期モータの制御方法。
2. 前記起動時に、判別された前記ロータの初期位置領域に基づいて前記ロータの磁極とステータの磁極とが正対し位置決め出来ない状態を回避するように位置決め通電位相が決定される請求項１に記載の同期モータの制御方法。
3. 前記第１のパルス及び第２のパルスのパルス間隔は、前記ステータコイル時定数以上である請求項１または２に記載の同期モータの制御方法。
4. 前記第１のパルス及び第２のパルスの通電による前記ロータの初期位置領域の判別の後に、さらに、前記第２のパルスに対して電気角１８０度の第３のパルスを前記ステータコイルに印加し、前記電流値検出手段にて電流値を検出し、前記第２のパルスと前記第３のパルスの前記電流値の大小を比較して、前記ロータの磁極極性を判別する請求項１〜３の何れか一項に記載の同期モータの制御方法。
5. 突極あるいは逆突極型のロータと、ステータコイルとを備え、前記ロータの回転位置を検出する位置検出センサレス同期モータを駆動するための制御装置であって、
   前記ステータコイルに所定の電圧を印加して通電するインバータにより駆動される前記同期モータの制御装置において、
   前記同期モータの起動時ロータの位置決めの前に、停止している前記ロータの初期位置を推定するためにパルス通電位相差が電気角９０度以内である第１のパルス及び第２のパルスからなる少なくとも二回のパルス通電を前記ステータコイルに対して行い、さらに、各前記パルス通電にともなう電流値を検出する電流値検出手段と、検出した二つの前記電流値の大きさに基づき前記ロータの初期位置領域を判別するロータ初期位置領域判別手段を有するロータ初期起動手段を備えたことを特徴とする同期モータの制御装置。
6. 前記第１のパルス及び前記第２のパルスの間隔は、前記ステータコイルの時定数以上であり、前記ロータ初期位置領域判別手段は、さらに、前記ロータの初期位置領域の判別の後に、前記第２のパルスに対して電気角１８０度の第３のパルスを印加し、前記電流値検出手段にて電流値を検出し、前記第２のパルスと前記第３のパルスの前記電流値の大小を比較して、前記ロータの磁極極性を判別する請求項５に記載の同期モータの制御装置。

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