JP2011010438A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同期モータのロータ位置を一定の精度下で、且つ、低処理負荷で検出することができるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置は、相電流波高値・電気角検出部１９で検出された相電流波高値Ｉｐ及び相電流電気角θｉと誘起電圧波高値・電気角検出部２０で検出された誘起電圧波高値Ｅｐ及び誘起電圧電気角θｅのうちの相電流電気角θｉを変数として含み、且つ、予め用意されたデータテーブルから［相電流波高値Ｉｐ］及び［誘起電圧電気角θｅ−相電流電気角θｉ］をパラメータとして選定可能な電流位相βを変数として含むロータ位置計算式（θｍ＝θｉ−β−９０°）からロータ位置θｍを直接的に求めることによって該ロータ位置θｍを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、同期モータのロータの回転位置（以下、ロータ位置と言う）をセンサレスで検出する機能を備えたモータ制御装置に関する。

３相ＤＣブラシレスモータ等の同期モータの駆動方式として知られる正弦波駆動方式（１８０度通電方式）では、ステータのコイルへの通電を適正に行うために、ロータ位置をセンサレスで検出することが行われている。

このロータ位置の検出に関し、特許文献１には、モータ電流と実回転位置との第１の位相差を求めると共にモータ電流と仮想回転位置との第２の位相差を求め、第１の位相差と第２の位相差の差によって実回転位置と仮想回転位置との位相誤差を推定し、該位相誤差が零に近づくように電圧周波数を修正する手法が開示されている。

また、特許文献２には、同期電動機の回転角速度とｄ軸電流をγ軸電流を求め、回転子の実際の回転角度と回転モデルに基づき推定した回転角度との角度偏差がｄ軸電流とγ軸電流との電流偏差に比例することを前提として該推定回転角度を求める手法が開示されている。

しかしながら、特許文献１及び２に開示されたモータ位置の検出手法は、基本的には、仮想のロータ位置を所定条件に準じて補正することで所期のロータ位置の検出を行うものであるため、補正精度如何によってロータ位置の検出精度が変動してしまう。また、仮想のロータ位置を求めてから該ロータ位置を補正する処理を高速で繰り返さなければならないため、高処理負荷に対応した高能力のデータ処理装置が必要となる。

特開２００１−１６１０９０ 特開平８−３０８２８６

本発明の目的は、同期モータのロータ位置を一定の精度下で、且つ、低処理負荷で検出することができるモータ制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、同期モータのロータ位置をセンサレスで検出する機能を備えたモータ制御装置であって、同期モータのコイルに流れる電流を検出するための電流検出手段と、同期モータのコイルに印加される電圧を検出するための印加電圧検出手段と、電流検出手段で検出された電流に基づいて電流波高値及び電流電気角を検出するための電流波高値・電気角検出手段と、電流検出手段で検出された電流と印加電圧検出手段で検出された印加電圧に基づいて誘起電圧波高値及び誘起電圧電気角を検出するための誘起電圧波高値・電気角検出手段と、電流波高値・電気角検出手段で検出された電流波高値及び電流電気角と誘起電圧波高値・電気角検出手段で検出された誘起電圧波高値及び誘起電圧電気角のうちの電流電気角または誘起電圧電気角を変数として含み、且つ、予め用意されたデータテーブルから［電流波高値］，［誘起電圧波高値」及び［誘起電圧電気角−電流電気角］の少なくとも２つをパラメータとして選定可能な電流位相または誘起電圧位相を変数として含むロータ位置計算式からロータ位置を直接的に求めることによって該ロータ位置を検出するためのロータ位置検出手段と、を備える。

このモータ制御装置によれば、相電流波高値・電気角検出手段で検出された相電流波高値及び相電流電気角と誘起電圧波高値・電気角検出手段で検出された誘起電圧波高値及び誘起電圧電気角のうちの電流電気角または誘起電圧電気角を変数として含み、且つ、予め用意されたデータテーブルから［電流波高値］，［誘起電圧波高値」及び［誘起電圧電気角−電流電気角］の少なくとも２つをパラメータとして選定可能な電流位相または誘起電圧位相を変数として含むロータ位置計算式からロータ位置を直接的に求めることによって該ロータ位置を検出することができる。

つまり、所定のロータ位置計算式を用いてロータ位置を直接的に求めているので、従前の検出手法のように検出精度が変動することを回避して、ロータ位置を一定の精度下で確実に検出することができる。また、ロータ計算式に含まれる変数の１つである電流位相または誘起電圧位相を予め用意されたデータテーブルから選定する方式を採用しているので、電流位相または誘起電圧位相をその都度計算によって求める場合に比べて低処理負荷にてロータ位置を簡単に検出することができ、従前の検出手法のように高処理負荷に対応した高能力のデータ処理装置を用いる必要性も無い。

本発明によれば、同期モータのロータ位置を一定の精度下で、且つ、低処理負荷で検出することができるモータ制御装置を提供することができる。

本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。

図１は、本発明を適用したモータ制御装置の構成図である。 図２は、図１に示した相電流波高値・電気角検出部における相電流波高値及び相電流電気角の検出方法の説明図である。 図３は、図１に示した誘起電圧波高値・電気角検出部における誘起電圧波高値及び誘起電圧電気角の検出方法の説明図である。 図４は、図１に示したロータ位置検出部でロータ位置を検出する際に用いられるデータテーブルの作成方法の説明図である。 図５は、図１に示したロータ位置検出部でロータ位置を検出する際に用いられるデータテーブルの作成方法の説明図である。

図１は本発明を適用したモータ制御装置を示すもので、図中の１１は同期モータ、１２はインバータ、１３は直流電源、１４はマイクロコンピュータを内蔵したコントローラである。コントローラ１４は、回転制御部１５と、インバータ駆動部１６と、相電流検出部１７と、印加電圧検出部１８と、相電流波高値・電気角検出部１９と、誘起電圧波高値・電気角検出部２０と、ロータ位置検出部２１とを備えている。

同期モータ１１は３相ＤＣブラシレスモータから成り、３相のコイル（Ｕ相コイルＵｃ，Ｖ相コイルＶｃ及びＷ相コイルＷｃ）を含むステータ（図示省略）と、永久磁石を含むロータ（図示省略）とを有している。Ｕ相コイルＵｃ，Ｖ相コイルＶｃ及びＷ相コイルＷｃは、図面のように中性点Ｎを中心としてスター状に結線されるか、或いは、デルタ状に結線されている。

インバータ１２は３相バイポーラ駆動方式インバータから成り、同期モータ１１の３相のコイルに対応した３相のスイッチング素子、具体的にはＩＧＢＴ等から成る６個のスイッチング素子（上相スイッチング素子Ｕｓ，Ｖｓ及びＷｓと下相スイッチング素子Ｘｓ，Ｙｓ及びＺｓ）と、シャント抵抗器Ｒ１，Ｒ２及びＲ３とを有している。各シャント抵抗器Ｒ１，Ｒ２及びＲ３は、同期モータ１１の各相に流れる電流を検出するセンサの役割を為す。

上相スイッチング素子Ｕｓと下相スイッチング素子Ｘｓとシャント抵抗器Ｒ１は直列に並んでいてその両端を直流電源１３に接続され、上相スイッチング素子Ｖｓと下相スイッチング素子Ｙｓとシャント抵抗器Ｒ２は直列に並んでいてその両端を直流電源１３に接続され、上相スイッチング素子Ｗｓと下相スイッチング素子Ｚｓとシャント抵抗器Ｒ３は直列に並んでいてその両端を直流電源１３に接続されている。

また、上相スイッチング素子Ｕｓのエミッタ側は同期モータ１１のＵ相コイルＵｃに接続され、上相スイッチング素子Ｖｓのエミッタ側は同期モータ１１のＶ相コイルＶｃに接続され、上相スイッチング素子Ｗｓのエミッタ側は同期モータ１１のＶ相コイルＷｃに接続されており、各接続線からの分岐線は印加電圧検出部１８に接続されている。

さらに、上相スイッチング素子Ｕｓ，Ｖｓ及びＷｓのゲートと下相スイッチング素子Ｘｓ，Ｙｓ及びＺｓのゲートはそれぞれインバータ駆動部１６に接続されている。さらに、シャント抵抗器Ｒｕの下相スイッチング素子Ｘｓ側とシャント抵抗器Ｒｖの下相スイッチング素子Ｙｓ側とシャント抵抗器Ｒｗの下相スイッチング素子Ｚｓ側はそれぞれ相電流検出部１７に接続されている。

回転制御部１５は、操作部（図示省略）からの運転指令とロータ位置検出部２１で検出されたロータ位置θｍに基づいて、同期モータ１１を所定の回転数で回転または停止させるための制御信号をインバータ駆動部１６に送出する。

インバータ駆動部１６は、回転制御部１５からの制御信号に基づいて、インバータ１２の上相スイッチング素子Ｕｓ，Ｖｓ及びＷｓのゲートと下相スイッチング素子Ｘｓ，Ｙｓ及びＺｓのゲートに各スイッチング素子をオンオフするための駆動信号を送出する。インバータ１２の上相スイッチング素子Ｕｓ，Ｖｓ及びＷｓと下相スイッチング素子Ｘｓ，Ｙｓ及びＺｓはインバータ駆動部１６からの駆動信号によって所定パターンでオンオフされ、該オンオフパターンに基づく正弦波通電（１８０度通電）を同期モータ１１のＵ相コイルＵｃ，Ｖ相コイルＶｃ及びＷ相コイルＷｃに対して行う。

相電流検出部１７は、インバータ１２のシャント抵抗器Ｒｕ，Ｒｖ及びＲｗそれぞれで検出された電圧を利用して、同期モータ１１のＵ相コイルＵｃ，Ｖ相コイルＶｃ及びＷ相コイルＷｃに流れる電流（Ｕ相電流Ｉｕ，Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗ）を検出し、これらを相電流波高値・電気角検出部１９と誘起電圧波高値・電気角検出部２０に送出する。

印加電圧検出部１８は、同期モータ１１のＵ相コイルＵｃ，Ｖ相コイルＶｃ及びＷ相コイルＷｃに印加される電圧（Ｕ相印加電圧Ｖｕ，Ｖ相印加電圧Ｖｖ及びＷ相印加電圧Ｖｗ）を検出し、これらを誘起電圧波高値・電気角検出部２０に送出する。

相電流波高値・電気角検出部１９は、相電流検出部１７で検出されたＵ相電流Ｉｕ，Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗを利用して、相電流波高値Ｉｐと相電流電気角θｉを検出し、これらをロータ位置検出部２１に送出する。この相電流波高値・電気角検出部１９における相電流波高値Ｉｐと相電流電気角θｉの検出方法については後に詳述する。

誘起電圧波高値・電気角検出部２０は、相電流検出部１７で検出されたＵ相電流Ｉｕ，Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗと、印加電圧検出部１８で検出されたＵ相印加電圧Ｖｕ，Ｖ相印加電圧Ｖｖ及びＷ相印加電圧Ｖｗを利用して、誘起電圧波高値Ｅｐと誘起電圧電気角θｅを検出し、これらをロータ位置検出部２１に送出する。この誘起電圧波高値・電気角検出部２０における誘起電圧波高値Ｅｐと誘起電圧電気角θｅの検出方法については後に詳述する。

ロータ位置検出部２１は、相電流波高値・電気角検出部１９で検出された相電流波高値Ｉｐ及び相電流電気角θｉと、誘起電圧波高値・電気角検出部２０で検出された誘起電圧波高値Ｅｐ及び誘起電圧電気角θｅを利用して、同期モータ１１のロータ位置θｍを検出し、これを回転制御部１５に送出する。このロータ位置検出部２１におけるロータ位置θｍの検出方法について後に詳述する。

ここで、(１)相電流波高値・電気角検出部１９における相電流波高値Ｉｐと相電流電気角θｉの検出方法、(２)誘起電圧波高値・電気角検出部２０における誘起電圧波高値Ｅｐと誘起電圧電気角θｅの検出方法、(３)ロータ位置検出部２１におけるロータ位置θｍの検出方法、(４)ロータ位置検出部２１でロータ位置θｍを検出する際に用いられるデータテーブルの作成方法、について順に詳述する。

(１)相電流波高値・電気角検出部１９における相電流波高値Ｉｐと相電流電気角θｉの検出方法
図２は同期モータ１１のＵ相コイルＵｃ，Ｖ相コイルＶｃ及びＷ相コイルＷｃに正弦波通電（１８０°通電）を行っているときの相電流波形図であり、正弦波形を成すＵ相電流Ｉｕ，Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗにはそれぞれ１２０°の位相差がある。

この相電流波形図からすれば、Ｕ相電流Ｉｕ，Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗと、相電流波高値Ｉｐと、相電流電気角θｉには、
・Ｉｕ＝Ｉｐ×ｃｏｓ（θｉ）
・Ｉｖ＝Ｉｐ×ｃｏｓ（θｉ−２／３π）
・Ｉｗ＝Ｉｐ×ｃｏｓ（θｉ＋２／３π）
の式が成り立つ。

相電流波高値・電気角検出部１９における相電流波高値Ｉｐと相電流電気角θｉの検出は前記式が成り立つことを前提として行われるものであって、該検出は、相電流検出部１７で検出されたＵ相電流Ｉｕ，Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗを利用して、前記式による計算によって相電流波高値Ｉｐと相電流電気角θｉを求めることによってこれらの検出を行う。

(２)誘起電圧波高値・電気角検出部２０における誘起電圧波高値Ｅｐと誘起電圧電気角θｅの検出方法
図３は同期モータ１１のＵ相コイルＵｃ，Ｖ相コイルＶｃ及びＷ相コイルＷｃに正弦波通電（１８０°通電）を行っているときの誘起電圧波形図であり、正弦波形を成すＵ相誘起電圧Ｅｕ，Ｖ相誘起電圧Ｅｖ及びＷ相誘起電圧Ｅｗにはそれぞれ１２０°の位相差がある。

この誘起電圧波形図からすれば、Ｕ相誘起電圧Ｅｕ，Ｖ相誘起電圧Ｅｖ及びＷ相誘起電圧Ｅｗと、誘起電圧波高値Ｅｐと、誘起電圧電気角θｅには、
・Ｅｕ＝Ｅｐ×ｃｏｓ（θｅ）
・Ｅｖ＝Ｅｐ×ｃｏｓ（θｅ−２／３π）
・Ｅｗ＝Ｅｐ×ｃｏｓ（θｅ＋２／３π）
の式が成り立つ。

一方、Ｕ相印加電圧Ｖｕ，Ｖ相印加電圧Ｖｖ及びＷ相印加電圧Ｖｗと、Ｕ相電流Ｉｕ，Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗと、Ｕ相コイル抵抗Ｒｕ，Ｖ相コイル抵抗Ｒｖ及びＷ相コイル抵抗Ｒｗと、Ｕ相誘起電圧Ｅｕ，Ｖ相誘起電圧Ｅｖ及びＷ相誘起電圧Ｅｗには、
・Ｖｕ−Ｉｕ×Ｒｕ＝Ｅｕ
・Ｖｖ−Ｉｖ×Ｒｖ＝Ｅｖ
・Ｖｗ−Ｉｗ×Ｒｗ＝Ｅｗ
の式が成り立つ。

誘起電圧波高値・電気角検出部２０における誘起電圧波高値Ｅｐと誘起電圧電気角θｅの検出は前記式が成り立つことを前提として行われるものであって、該検出は、相電流検出部１７で検出されたＵ相電流Ｉｕ，Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗと印加電圧検出部１８で検出されたＵ相印加電圧Ｖｕ，Ｖ相印加電圧Ｖｖ及びＷ相印加電圧Ｖｗを利用して、前記式（後者の式）からＵ相誘起電圧Ｅｕ，Ｖ相誘起電圧Ｅｖ及びＷ相誘起電圧Ｅｗを求め、そして、求めたＵ相誘起電圧Ｅｕ，Ｖ相誘起電圧Ｅｖ及びＷ相誘起電圧Ｅｗを利用して、前記式（前者の式）から誘起電圧波高値Ｅｐと誘起電圧電気角θｅを求めることによって行われる。

(３)ロータ位置検出部２１におけるロータ位置θｍの検出方法
ロータ位置検出部２１におけるロータ位置θｍの検出は、相電流波高値・電気角検出部１９で検出された相電流電気角θｉと予め用意されたデータテーブル（後述の（４）欄参照）から選定した電流位相βを利用して、
・θｍ＝θｉ−β−９０°
の式からロータ位置θｍを求めることによって行われる。

ここで用いられるデータテーブルは［相電流波高値Ｉｐ］及び［誘起電圧電気角θｅ−相電流電気角θｉ］をパラメータとして電流位相βを規定したものであって、所期の電流位相βを［相電流波高値Ｉｐ］及び［誘起電圧電気角θｅ−相電流電気角θｉ］をパラメータとして選定することができる。

説明するまでもないが、［相電流波高値Ｉｐ］には相電流波高値・電気角検出部１９で検出された相電流波高値Ｉｐが該当し、また、［誘起電圧電気角θｅ−相電流電気角θｉ］には誘起電圧波高値・電気角検出部２０で検出された誘起電圧電気角θｅから相電流波高値・電気角検出部１９で検出された相電流電気角θｉを減算した値が該当する。

(４)ロータ位置検出部２１でロータ位置θｍを検出する際に用いられるデータテーブルの作成方法
図４は同期モータ１１のロータが回転しているときのモータベクトル図であり、電圧Ｖ，電流Ｉ及び誘起電圧Ｅ（＝ωΨ）の関係をｄ−ｑ座標にベクトルで表してある。図中のＶｄは電圧Ｖのｄ軸成分、Ｖｑは電圧Ｖのｑ軸成分、Ｉｄは電流Ｉのｄ軸成分、Ｉｑは電流Ｉのｑ軸成分、Ｅｄは誘起電圧Ｅのｄ軸成分、Ｅｑは誘起電圧Ｅのｑ軸成分、αはｑ軸を基準とした電圧位相、βはｑ軸を基準とした電流位相、γはｑ軸を基準とした誘起電圧位相である。また、図中のΨａはロータの永久磁石の磁束、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、Ｒはステータのコイルの抵抗、Ψはロータの総合鎖交磁束である。

このモータベクトル図からすれば、ロータの回転数をωとすると、

の式が成り立ち、また、同式の右辺からωに関する値を左辺に移すと、

の式が成り立つ。

ロータ位置検出部２１でロータ位置θｍを検出する際に用いられるデータテーブルの作成は前記モータベクトル図下で前記式が成り立つことを前提として行われるものであって、該作成は、前記モータベクトル図に示した電流位相βと電流Ｉをそれぞれ所定範囲内で段階的に増加させながら〔誘起電圧位相γ−電流位相β〕が所定値のときの電流位相βを保存して、〔電流Ｉ〕に相当する［相電流波高値Ｉｐ］と〔誘起電圧位相γ−電流位相β〕に相当する［誘起電圧電気角θｅ−相電流電気角θｉ］をパラメータとした電流位相βのデータテーブルを作成することによって行われる。

詳しくは、図５に示すように、電流位相βを−１８０°から１８０°まで０．００１°ずつ増加させ、且つ、電流Ｉを０Ａから６４まで１Ａずつ増加させながら（ステップＳＴ１，ＳＴ２及びＳＴ５〜ＳＴ８参照）、同期モータ１１固有のｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑを利用して前記モータベクトル図から電圧位相αと電流位相βと誘起電圧位相γを求め、そして、〔誘起電圧位相γ−電流位相β〕が１°，２°，３°…のときの電流位相βを保存する（ステップＳＴ３及びＳＴ４参照）。これにより、〔電流Ｉ〕に相当する［相電流波高値Ｉｐ］を１つのパラメータとし、且つ、〔誘起電圧位相γ−電流位相β〕に相当する［誘起電圧電気角θｅ−相電流電気角θｉ］を他のパラメータとする電流位相βのデータテーブルが作成される。

先に述べた(３)ロータ位置検出部２１におけるロータ位置θｍの検出方法、(４)ロータ位置検出部２１でロータ位置θｍを検出する際に用いられるデータテーブルの作成方法、は別の方法も採用可能であるため、以下にこれらについて順に詳述する。

(３’)ロータ位置検出部２１におけるロータ位置θｍの別の検出方法
ロータ位置検出部２１におけるロータ位置θｍの検出は、誘起電圧波高値・電気角検出部２０で検出された誘起電圧電気角θｅと予め用意されたデータテーブル（後述の（４’）欄参照）から選定した誘起電圧位相γを利用して、
・θｍ＝θｅ−γ−９０°
の式からロータ位置θｍを求めることによって行われる。

ここで用いられるデータテーブルは［相電流波高値Ｉｐ］及び［誘起電圧電気角θｅ−相電流電気角θｉ］をパラメータとして誘起電圧位相γを規定したものであって、所期の誘起電圧位相γを［相電流波高値Ｉｐ］及び［誘起電圧電気角θｅ−相電流電気角θｉ］をパラメータとして選定することができる。

説明するまでもないが、［相電流波高値Ｉｐ］には相電流波高値・電気角検出部１９で検出された相電流波高値Ｉｐが該当し、また、［誘起電圧電気角θｅ−相電流電気角θｉ］には誘起電圧波高値・電気角検出部２０で検出された誘起電圧電気角θｅから相電流波高値・電気角検出部１９で検出された相電流電気角θｉを減算した値が該当する。

（４’）ロータ位置検出部２１でロータ位置θｍを検出する際に用いられるデータテーブルの別の作成方法
ロータ位置検出部２１でロータ位置θｍを検出する際に用いられるデータテーブルの作成は、前記（４）と同様に、前記モータベクトル図下で前記式が成り立つことを前提として行われるものであって、該作成は、前記モータベクトル図に示した電流位相βと電流Ｉをそれぞれ所定範囲内で段階的に増加させながら〔誘起電圧位相γ−電流位相β〕が所定値のときの誘起電圧位相γを保存して、〔電流Ｉ〕に相当する［相電流波高値Ｉｐ］と〔誘起電圧位相γ−電流位相β〕に相当する［誘起電圧電気角θｅ−相電流電気角θｉ］をパラメータとした誘起電圧位相γのデータテーブルを作成することによって行われる。

詳しくは、図５と同様に、電流位相βを−１８０°から１８０°まで０．００１°ずつ増加させ、且つ、電流Ｉを０Ａから６４まで１Ａずつ増加させながら（ステップＳＴ１，ＳＴ２及びＳＴ５〜ＳＴ８参照）、同期モータ１１固有のｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑを利用して前記モータベクトル図から電圧位相αと電流位相βと誘起電圧位相γを求め、そして、〔誘起電圧位相γ−電流位相β〕が１°，２°，３°…のときの誘起電圧位相γを保存する（ステップＳＴ３及びＳＴ４参照）。これにより、〔電流Ｉ〕に相当する［相電流波高値Ｉｐ］を１つのパラメータとし、且つ、〔誘起電圧位相γ−電流位相β〕に相当する［誘起電圧電気角θｅ−相電流電気角θｉ］を他のパラメータとする誘起電圧位相γのデータテーブルが作成される。

このように、前述のモータ制御装置によれば、相電流波高値・電気角検出部１９で検出された相電流波高値Ｉｐ及び相電流電気角θｉと誘起電圧波高値・電気角検出部２０で検出された誘起電圧波高値Ｅｐ及び誘起電圧電気角θｅのうちの電流電気角θｉを変数として含み、且つ、予め用意されたデータテーブルから［相電流波高値Ｉｐ］及び［誘起電圧電気角θｅ−相電流電気角θｉ］をパラメータとして選定可能な電流位相βを変数として含むロータ位置計算式（θｍ＝θｉ−β−９０°）、または、誘起電圧電気角θｅを変数として含み、且つ、予め用意されたデータテーブルから［相電流波高値Ｉｐ］及び［誘起電圧電気角θｅ−相電流電気角θｉ］をパラメータとして選定可能な誘起電圧位相γを変数として含むロータ位置計算式（θｍ＝θｅ−γ−９０°）からロータ位置θｍを直接的に求めることによって該ロータ位置θｍを検出することができる。

つまり、所定のロータ位置計算式を用いてロータ位置θｍを直接的に求めているので、従前の検出手法のように検出精度が変動することを回避して、ロータ位置θｍを一定の精度下で確実に検出することができる。また、ロータ計算式に含まれる変数の１つである電流位相βまたは誘起電圧位相γを予め用意されたデータテーブルから選定する方式を採用しているので、電流位相βまたは誘起電圧位相γをその都度計算によって求める場合に比べて低い処理負荷にてロータ位置θｍを簡単に検出することができ、従前の検出手法のように高処理負荷に対応した高能力のデータ処理装置を用いる必要性も無い。

尚、前述の説明では、ロータ位置検出部２１でロータ位置θｍを検出する際に用いられるデータテーブルとして、［相電流波高値Ｉｐ］及び［誘起電圧電気角θｅ−相電流電気角θｉ］をパラメータとして電流位相βまたは誘起電圧位相γを規定したものを例示したが、［誘起電圧波高値Ｅｐ］及び［誘起電圧電気角θｅ−相電流電気角θｉ］をパラメータとして電流位相βまたは誘起電圧位相γを規定したデータテーブルや、［相電流波高値Ｉｐ］及び［誘起電圧波高値Ｅｐ］をパラメータとして電流位相βまたは誘起電圧位相γを規定したデータテーブルや、［相電流波高値Ｉｐ］，［誘起電圧波高値Ｅｐ］及び［誘起電圧電気角θｅ−相電流電気角θｉ］をパラメータとして電流位相βまたは誘起電圧位相γを規定したデータテーブルを代わりに用いても前記同様の作用，効果を得ることができる。

また、前述の説明では、同期モータ１１として３相ＤＣブラシレスモータを例示し、且つ、インバータ１２として３相バイポーラ駆動方式インバータを例示したが、３相以外の同期モータ用のインバータを備えたモータ制御装置であれば、本発明を適用して前記同様の作用，効果を得ることができる。

さらに、前述の説明では、同期モータ１１の各相に流れる電流を検出するセンサの役割を為すシャント抵抗器Ｒｕ，Ｒｖ及びＲｗを該インバータ１２に組み込んだモータ制御装置を例示したが、シャント抵抗器Ｒｕ，Ｒｖ及びＲｗをインバータ１２の外に配置したモータ制御装置や、シャント抵抗器Ｒｕ，Ｒｖ及びＲｗに代えてこれと同等の役割を為すセンサ（例えばカレントトランスやホール素子を利用したセンサ等）を同一位置或いは他の位置に配置したモータ制御装置であっても、本発明を適用して前記同様の作用，効果を得ることができる。

さらに、前述の説明では、同期モータ１１の各相に印加される電圧を検出するために同期モータ１１とインバータ１２との接続線からの分岐線を印加電圧検出部１８に接続したモータ制御装置を例示したが、直流電源１３の電圧とインバータ１２のスイッチング素子のオンオフ量から計算すること等によって同期モータ１１の各相に印加される電圧を検出できるようにしたモータ制御装置であっても、本発明を適用して前記同様の作用，効果を得ることができる。

１１…同期モータ、１２…インバータ、１３…直流電源、１４…コントローラ、１５……回転制御部、１６…インバータ駆動部、１７…相電流検出部、１８…印加電圧検出部、１９…相電流波高値・電気角検出部、２０…誘起電圧波高値・電気角検出部、２１…ロータ位置検出部。

Claims (5)

1. 同期モータのロータ位置をセンサレスで検出する機能を備えたモータ制御装置であって、
   同期モータのコイルに流れる電流を検出するための電流検出手段と、
   同期モータのコイルに印加される電圧を検出するための印加電圧検出手段と、
   電流検出手段で検出された電流に基づいて電流波高値及び電流電気角を検出するための電流波高値・電気角検出手段と、
   電流検出手段で検出された電流と印加電圧検出手段で検出された印加電圧に基づいて誘起電圧波高値及び誘起電圧電気角を検出するための誘起電圧波高値・電気角検出手段と、
   電流波高値・電気角検出手段で検出された電流波高値及び電流電気角と誘起電圧波高値・電気角検出手段で検出された誘起電圧波高値及び誘起電圧電気角のうちの電流電気角または誘起電圧電気角を変数として含み、且つ、予め用意されたデータテーブルから［電流波高値］，［誘起電圧波高値」及び［誘起電圧電気角−電流電気角］の少なくとも２つをパラメータとして選定可能な電流位相または誘起電圧位相を変数として含むロータ位置計算式からロータ位置を直接的に求めることによって該ロータ位置を検出するためのロータ位置検出手段と、を備える。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   ロータ位置検出手段で用いられるデータテーブルは、［電流波高値］及び［誘起電圧電気角−電流電気角］をパラメータとして電流位相または誘起電圧位相を規定したものである。
3. 請求項２に記載のモータ制御装置において、
   ロータ位置検出手段におけるロータ位置計算式はロータ位置＝電流電気角−電流位相−９０°であり、同式中の電流位相はデータテーブルから［電流波高値］及び［誘起電圧電気角−電流電気角］をパラメータとして選定される。
4. 請求項２に記載のモータ制御装置において、
   ロータ位置検出手段におけるロータ位置計算式はロータ位置＝誘起電圧電気角−誘起電圧位相−９０°であり、同式中の誘起電圧位相はデータテーブルから［電流波高値］及び［誘起電圧電気角−電流電気角］をパラメータとして選定される。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載のモータ制御装置において、
   同期モータはステータに複数相のコイルを有する同期モータであり、
   電流検出手段は同期モータの複数相のコイルそれぞれに流れる電流を検出し、
   印加電圧検出手段は同期モータの複数相のコイルそれぞれに印加される電圧を検出する。

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