JP2011061884A - インバータ制御装置と電動圧縮機および電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】位置検出区間の減少に応じて通電角を変更することにより、急激な負荷変動や電圧変動に対して脱調停止するのを防止するとともに、通電角を頻繁に変更することによって生じる回転数変動による騒音の発生を防止する信頼性の高いインバータ制御装置を提供するものである。
【解決手段】位置検出判定手段２０９による位置検出間隔と位置検出待機手段２０８によるウェイト時間との時間差があらかじめ設定した基準時間よりも短くなった際に、インバータ回路部２０４における通電角を電気角で１２０度以上の範囲で小さくすることにより、位置検出区間を拡大することができロータ磁極位置を見失うことが無くなり、負荷変動や電圧変動による脱調を防止し、通電角変更待機タイマ２１０ｂにより通電角の復帰を待機することで回転数変動による騒音の発生を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスＤＣモータのインバータ制御装置における広角通電制御に関するものであり、またインバータ制御装置を用いた電動圧縮機および該インバータ制御装置によって駆動されるブラシレスＤＣモータを具備した家庭用冷蔵庫等の電気機器における広角通電制御に関するものである。

従来、この種のインバータ制御装置において、通電角を電気角１２０度以上に広げる広角制御を行うことにより、インバータの運転範囲を拡大し、インバータ制御装置の出力を増大するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一般に、これまでのインバータの波形制御としては、制御の容易さの観点から１２０度通電波形が採用されてきた。したがって、ブラシレスＤＣモータを駆動するシステムにおいては、正負それぞれの電気角が１８０度あるにもかかわらず、電気角１２０度分だけしかインバータの各相スイッチを導通させておらず、残りの電気角６０度の区間が無制御となっていた。

したがって、無制御期間においては、インバータによって所望の電圧を出力することができず、インバータの直流電圧利用率が低くなっており、さらに直流電圧利用率が低いことに起因してブラシレスＤＣモータの端子電圧が小さくなり、運転範囲が狭くなってしまう、すなわち設定可能な最高回転数が低い値にならざるを得なかった。

そこで、上記特許文献１では、電圧形インバータの通電幅を電気角で１２０度より大きく１８０度以下の所定の幅に設定し、無制御区間を電気角で６０度未満にしている。その結果、モータ端子電圧を大きくし、運転範囲（回転数変更可能範囲）を広くしている。

また近年、モータの高効率化を図るためにロータ内部に永久磁石を埋め込み、磁石に起因するトルクのみならず、リラクタンスに起因するトルクを発生させることにより、モータ電流を増加させることなく、全体として発生トルクを大きくすることができる埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータが用いられている。

このリタクタンストルクを有効に活用するために、モータ誘起電圧の位相に対してインバータの電圧位相を進める進角制御が行なわれている。さらに進角制御は、弱め磁束効果を有効に活用でき、出力トルクを増大できる。

また、電動圧縮機等では、使用環境、信頼性、メンテナンスの観点から、ホール素子等のセンサを用いずにステータ巻線に生じる誘起電圧を検出し、これによってロータ磁極位置を検知するセンサレス方式のインバータ制御装置が用いられている。

この場合、無制御期間中の電気角６０度を用い、上下アームのスイッチのオフ期間中にモータ端子に現れる誘起電圧を観測することにより、ロータ磁極位置を得ているものが多い。

以下、図面を参照しながら上記従来のインバータ制御装置を説明する。

図９は、上記特許文献１に記載された従来のインバータ制御装置の回路構成を示す図である。図１０は、従来のインバータ制御装置の負荷トルクと回転数特性を示す図であり、
広角制御を行ったときの特性を示している。また図１１は、従来のインバータ制御装置の各部の信号波形および処理内容を示すタイムチャートであり、広角度１５０度時の特性を示している。

磁極位置検出回路０１０は、差動増幅器０１１と積分器０１２とゼロクロスコンパレータ０１３により構成されている。

Ｙ（スター）接続されたステータ巻線００３ｕ、００３ｖ、００３ｗの中性点００３ｄの電圧は、抵抗０１１ａを介して増幅器０１１ｂの反転入力端子に供給されている。

Ｙ接続された抵抗００４ｕ、００４ｖ、００４ｗの中性点００４ｄの電圧は、そのまま増幅器０１１ｂの非反転入力端子に供給されている。

増幅器０１１ｂは、出力端子と反転入力端子との間に抵抗０１１ｂを接続することにより、差動増幅器０１１として動作させるようにしている。

また、差動増幅器０１１の出力端子から出力される出力信号は、抵抗０１２ａとコンデンサ０１２ｂとを直列接続してなる積分器０１２に供給されている。

積分器０１２からの出力信号（抵抗０１２ａとコンデンサ０１２ｂとの接続点電圧）は、ゼロクロスコンパレータ０１３の非反転入力端子に供給されており、ゼロクロスコンパレータ０１３の反転入力端子には、中性点００３ｄの電圧が供給されており、ゼロクロスコンパレータ０１３の出力端子から磁極位置検出信号が出力される。

上記差動増幅器０１１、積分器０１２およびゼロクロスコンパレータ０１３で、ブラシレスＤＣモータ００３のロータ００３ｂの磁極位置を検出する磁極位置検出回路０１０が構成される。

磁極位置検出回路０１０から出力される磁極位置検出信号は、マイクロプロセッサ０２０に供給され、マイクロプロセッサ０２０に供給された磁極位置検出信号は、周期測定、進角や通電角の設定のための位相補正等を行い、電気角１周期当りのタイマ値を算出し、スイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、Ｔｒｚの転流信号を決定する。

また、マイクロプロセッサ０２０は、回転速度指令に基づいて電圧指令を出力する。マイクロプロセッサ０２０は、電圧指令をＰＷＭ（パルス幅変調）変調すると共に、回転速度指令と実回転速度の偏差に基づきＰＷＭ変調信号のＯＮ／ＯＦＦ比であるデューティ量を制御し、３相分のＰＷＭ変調信号を出力する。すなわち、回転速度指令に対して実回転速度が低いとデューティを大きくし、逆に実回転速度が高いとデューティを小さくする制御を行う。

このＰＷＭ変調信号は、ドライブ回路０３０に供給され、ドライブ回路０３０が、スイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、Ｔｒｚのそれぞれのベース端子に供給すべきドライブ信号を出力する。

以上のインバータ制御装置について、通電の動作を説明する。

図１１において、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、ブラシレスＤＣモータ００３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の誘起電圧Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗの波形であり、位相がそれぞれ１２０度ずつずれた状態で変化する。

（Ｄ）は差動増幅器０１１から出力される信号であり、（Ｅ）は積分器０１２による積分波形である。この積分波形がゼロクロスコンパレータ０１３に供給されることにより、積分波形のゼロクロス点において立ち上り、立ち下りの励磁切替え信号が磁極位置検出信号として（Ｆ）のように出力される。

この励磁信号の立ち上り、立ち下りによりスタートする位相補正タイマ（Ｇ１）と、この位相補正タイマによってスタートする第２の位相補正タイマ（Ｇ２）により、転流パターンであるインバータモード（Ｎ）を１ステップ進める。

ここで、Ｗ相の誘起電圧波形からＵ相の通電タイミングを算出しており、位相補正タイマ（Ｇ１）によりインバータの位相進み量を制御することができる。図１１においては、通電角１５０度で進角６０度の設定である。したがって、位相補正タイマ（Ｇ１）の値は４５度相当、第２の位相補正タイマ（Ｇ２）の値は３０度相当の値となっている。

その結果、各インバータモードに対応してスイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、ＴｒｚのＯＮ−ＯＦＦ状態が、それぞれ（Ｈ）、（Ｉ）、（Ｊ）、（Ｋ）、（Ｌ）、（Ｍ）に示すように制御される。

以上のように、通電期間を１２０度から１８０度に設定した状態でのブラシレスＤＣモータ００３の駆動を達成することができ、インバータ電圧の位相をモータ誘起電圧よりも進めた状態にすることができる。

しかしながら、上記従来の構成では、ロータ００３ｂの回転に基づいてステータ巻線００３ｕ、００３ｖ、００３ｗに生じる誘起電圧を検出し、この誘起電圧を９０度の遅れを有する積分器０１２によって移相することにより、ロータ００３ｂの磁極に対応する位置検出信号を得ており、この位置検出信号に基づいてステータ巻線００３ｕ、００３ｖ、００３ｗへの通電タイミングを決定する構成となっている。

その結果、９０度遅れ位相の積分器０１２を用いることに伴い、急激な加減速に対する応答性が悪いという不具合がある。

そこで、このような応答性を改善した位置検出回路が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

以下、図面を参照しながら、上記従来のインバータ制御装置について説明する。

図１２は、上記特許文献２に記載された従来のインバータ制御装置の構成を示す図である。図１３は、インバータ制御装置の各部の信号波形および処理内容を示すタイムチャートである。

図１２において、直流電源００１の端子間に３対のスイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、Ｔｒｚをそれぞれ直列接続してインバータ回路部１４０を構成している。ブラシレスＤＣモータ１０５は、４極の分布巻き構造のステータ１０５ｂと、ロータ１０５ａで構成されている。ロータ１０５ａは、内部に永久磁石１０５α、１０５βを埋め込んだ磁石埋込型構造である。

各対のスイッチングトランジスタ同士の接続点は、ブラシレスＤＣモータ１０５のＹ接続された各相のステータ巻線１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗの端子にそれぞれ接続されている。

尚、スイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、Ｔｒｚのコレクタ−エミッタ端子間には、それぞれ保護用の還流ダイオードＤｕ、Ｄｘ、Ｄｖ、Ｄｙ、Ｄｗ、Ｄｚが接続されている。

抵抗１０１、１０２は、母線１０３、１０４間に直列に接続されており、その共通接続点である検出端子ＯＮは、ブラシレスＤＣモータ１０５のステータ巻線１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗの中性点の電圧に相当する直流電源００１の電圧の１／２である仮想中性点の電圧ＶＮを出力するようになっている。

コンパレータ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、これらの各非反転入力端子（＋）が、抵抗１０７、１０８、１０９を介して出力端子ＯＵ、ＯＶ、ＯＷにそれぞれ接続され、各反転入力端子（−）が、検出端子ＯＮに接続されている。

そして、これらのコンパレータ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃの出力端子は、論理手段であるマイクロプロセッサ１１０の入力端子Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３にそれぞれ接続されている。またその出力端子Ｏ１からＯ６は、ドライブ回路１２０を介してトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、Ｔｒｚを駆動する。

ブラシレスＤＣモータ１０５は、４極分布巻き構造で、ロータ１０５ａがロータ表面に永久磁石１０５α、１０５βを配置した表面磁石構造となっている。したがって、通電角１２０度、進角０度の設定となっている。

次に図１３を用いて制御動作について説明する。

（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は定常動作時におけるステータ巻線１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗの端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを示すものである。

これらの端子電圧は、インバータ回路部１４０による供給電圧Ｖｕａ、Ｖｖａ、Ｖｗａと、ステータ巻線１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗに発生する誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂと、転流切り換え時にインバータ回路部１４０のダイオードＤｕ、Ｄｘ、Ｄｖ、Ｄｙ、Ｄｗ、Ｄｚの内のいずれかが導通することにより生じるパルス状のスパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃとの合成波形となる。これらの端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと直流電源００１の１／２の電圧である仮想中性点電圧ＶＮとコンパレータ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃにより比較した出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗを（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）に示す。

この場合、コンパレータの出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗは、前述の誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの正および負ならびに位相を表わす信号ＰＳｕａ、ＰＳｖａ、ＰＳｗａと、前述のパルス状電圧のＶｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃに対応する信号ＰＳｕｂ、ＰＳｖｂ、ＰＳｗｂとからなる。

また、パルス状電圧のＶｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃは、ウェイトタイマにより無視しているので、コンパレータの出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗは、結果として誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの正および負ならびに位相を示すものとなる。

マイクロプロセッサ１１０は、各コンパレータの出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗの状態に基づいて（Ｇ）に示す６つのモードＡ〜Ｆを認識し、出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗのレベルが変化した時点から電気角で３０度だけ遅らせて、ドライブ信号ＤＳｕ（Ｊ）からＤＳｚ（Ｏ）を出力する。

モードＡ〜Ｆの各時間Ｔ（Ｈ）は、電気角６０度を示すものであり、Ａ〜Ｆの１／２の時間（Ｉ）すなわちＴ／２は、電気角で３０度に相当する遅延時間を示すものである。

このように、ブラシレスＤＣモータ１０５のロータ１０５ａの回転に応じて、ステータ巻線１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗに生ずる誘起電圧からロータ１０５ａの位置状態を検出するとともに、その誘起電圧の変化時間（Ｔ）を検出してステータ巻線１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗへの通電モードおよびタイミングにより各相ステータ巻線１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗの通電のための駆動信号を決定して実行させるようにしている。

国際公開第９５／２７３２８号 特開平１−８８９０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の構成では、電気角１８０度区間で位置検出可能な磁極位置検出回路０１０を提案しているが、積分器０１２を用いているため、電気角で９０度の遅れが発生し、急激な負荷変動等の回転変動に対する応答性が悪く、脱調して停止してしまうという課題を有していた。

また、上記特許文献２に記載された従来の構成では、電気角で９０度の遅れを発生しない位置検出回路を提案しているが、１２０度以上に通電角を広げる広角制御を行ったり、モータ誘起電圧の位相に対してインバータの電圧位相を進める進角制御を行ったり、高効率化のためステータ巻線１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗの巻数を多くすることにより、インダクタンスが増加し、スパイク電圧幅が増大することによって、位置検出可能な区間が狭まる制御である。

また、高効率化や出力トルクアップのために、集中巻き構造のステータを用いることにより、ブラシレスＤＣモータ１０５の極数を６極にした場合、４極時に比べて位置検出可能区間は、機械角では２／３に減少することとなる。

このように、広角制御や進角制御、モータ巻数の増大を行うことや、また機械的な位置検出可能区間を狭める極数増大は、位置検出可能な区間を狭めることとなり、急激な回転変動を伴う負荷変動や電圧変動が発生した場合、位置検出できずにブラシレスＤＣモータ１０５が脱調停止するという課題を有していた。

また、位置検出区間の減少に応じて通電角を変更することにより、急激な負荷変動や電圧変動に対して、脱調停止するのを防止することは可能であるが、一方、通電角を変更する際には、一時的にロータの回転数が上昇または低下して急激に変化するため、頻繁に通電角を変更することは、モータの運転音が変動し、騒音の原因となるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、位置検出区間の減少に応じて通電角を変更することにより、急激な負荷変動や電圧変動に対して脱調停止するのを防止するとともに、通電角を頻繁に変更することによって生じる回転数変動による騒音の発生を防止する信頼性の高いインバータ制御装置を提供するものである。

上記従来の課題を解決するために本発明のインバータ制御装置は、ロータに永久磁石を
設けたブラシレスＤＣモータを駆動するインバータ回路部と、前記ブラシレスＤＣモータの誘起電圧を検出する位置検出回路部と、前記位置検出回路部で検出した誘起電圧に基づき前記ロータの位置検出信号を出力する位置検出判定手段と、前記位置検出判定手段が誘起電圧の検出を開始するまでのウェイト時間を設定する位置検出待機手段と、モータ電流の通電角と誘起電圧に対するモータ電流の進角および回転数に基づき前記ロータの前記位置検出信号が出力されてから前記インバータ回路部が転流動作を行うまでの時間を設定する転流制御手段と、前記インバータ回路部における通電角を電気角で１２０度以上１８０度未満の範囲で変化させる通電角制御手段と、前記位置検出判定手段による位置検出間隔と前記位置検出待機手段によるウェイト時間との時間差が、あらかじめ設定した基準時間よりも短くなった広角縮小判定の回数をカウントする通電角縮小回数判定手段を備え、前記位置検出判定手段による位置検出信号の出力回数を設定し、その設定した出力回数の時間内において、前記通電角縮小回数判定手段による広角縮小判定の回数が、あらかじめ設定した回数以上であった場合に、前記インバータ回路部における通電角を電気角で１２０度以上の範囲で小さくするようにしたものである。

また、本発明のインバータ制御装置は、前記位置検出判定手段による位置検出間隔と前記位置検出待機手段によるウェイト時間との時間差が、あらかじめ設定した基準時間よりも長くなった広角拡大判定の回数をカウントする通電角拡大回数判定手段を備え、前記位置検出判定手段による位置検出信号の出力回数を設定し、その設定した出力回数の時間内において、前記通電拡大回数判定手段による広角拡大判定の回数が、あらかじめ設定した回数以上であった場合に、前記インバータ回路部における通電角を電気角で１８０度未満の範囲で大きくするようにしたものである。

さらに、本発明のインバータ制御装置は、前記通電角制御手段による通電角の変更を待機する通電角変更待機タイマを備え、通電角制御手段が通電角の縮小動作を行なった後に再び通電角の拡大動作を行うことを所定時間待機するようにしたものである。

したがって、前記位置検出判定手段によるあらかじめ設定した位置検出の出力回数内において、通電角縮小回数判定手段による広角縮小判定の回数があらかじめ設定した回数以上となった場合に、インバータ回路部における通電角を、電気角で１２０度以上の範囲で小さくすることにより、位置検出区間を拡大することができ、ロータ磁極位置の検出精度を向上し、ブラシレスＤＣモータの脱調停止を抑制することができる。

また、前記位置検出判定手段によるあらかじめ設定した位置検出の出力回数内において、広角拡大判定の回数があらかじめ設定した回数以上となった場合に、インバータ回路部における通電角を、電気角で１８０度未満の範囲で大きくすることにより、負荷トルクの変動が大きく、前記ロータの１回転中における位置検出間隔が変化する場合においても、スパイク電圧の継続時間の減少を判断して前記インバータ回路部の通電角を復帰させることができ、再びブラシレスＤＣモータを高回転、高トルクで運転することが可能となる。

さらに、通電角を変更する際に出力トルクが変化し一時的にロータの回転数が上昇または低下して急激に変化することに伴い、モータの運転音が変動し騒音の原因となることを低減することができる。

本発明のインバータ制御装置は、負荷変動、電圧変動等によるモータ運転状態の変化によりスパイク電圧時間が拡大した場合に、通電角を小さくし位置検出区間を拡大することができ、モータの脱調停止を防止し、また通電角の復帰に伴い、ブラシレスＤＣモータを再度高回転、高トルクで運転することができるともに、スパイク電圧の頻繁な変化による騒音の発生を抑制することができる。

本発明の実施の形態１におけるインバータ制御装置のブロック図 同実施の形態１におけるインバータ制御装置の各部の信号波形と処理内容を示すタイムチャート 同実施の形態１における制御動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態２におけるインバータ制御装置のブロック図 同実施の形態２におけるインバータ制御装置の各部の信号波形と処理内容を示すタイムチャート 同実施の形態２における制御動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態３におけるインバータ制御装置のブロック図 同実施の形態３における制御動作を示すフローチャート 従来のインバータ制御装置の回路構成を示す図 従来のインバータ制御装置の負荷トルクと回転数特性を示す図 従来のインバータ制御装置の各部の信号波形および処理内容を示すタイムチャート 従来の異なるインバータ制御装置の構成を示す図 従来の異なるインバータ制御装置の各部の信号波形および処理内容を示す図

請求項１に記載の発明は、ロータに永久磁石を設けたブラシレスＤＣモータを駆動するインバータ回路部と、前記ブラシレスＤＣモータの誘起電圧を検出する位置検出回路部と、前記位置検出回路部で検出した誘起電圧に基づき前記ロータの位置検出信号を出力する位置検出判定手段と、前記位置検出判定手段が誘起電圧の検出を開始するまでのウェイト時間を設定する位置検出待機手段と、モータ電流の通電角と誘起電圧に対するモータ電流の進角および回転数に基づき前記ロータの前記位置検出信号が出力されてから前記インバータ回路部が転流動作を行うまでの時間を設定する転流制御手段と、前記インバータ回路部における通電角を電気角で１２０度以上１８０度未満の範囲で変化させる通電角制御手段と、前記位置検出判定手段による位置検出間隔と前記位置検出待機手段によるウェイト時間との時間差が、あらかじめ設定した基準時間よりも短くなった広角縮小判定の回数をカウントする通電角縮小回数判定手段を備え、前記位置検出判定手段による位置検出信号の出力回数を設定し、その設定した出力回数の時間内において、前記通電角縮小回数判定手段による広角縮小判定の回数が、あらかじめ設定した回数以上であった場合に、前記インバータ回路部における通電角を電気角で１２０度以上の範囲で小さくするようにしたものである。

かかることにより、負荷トルクの変動が大きく、前記ロータの１回転中における位置検出間隔が変化する場合においても、負荷トルク変動等によりモータ電流が変化することによってスパイク電圧の継続時間の増加を判断することができる。その結果、スパイク電圧幅が拡大した場合においても、通電角を狭めることによってモータ電流を減少させ、位置検出区間を拡大するとともに、スパイク電圧幅を減少することができるため、負荷変動、電圧変動等の外的要因による位置検出の失敗、誤検知等に起因した脱調によるモータ停止を防止することができる。

請求項２に記載の発明は、ロータに永久磁石を設けたブラシレスＤＣモータを駆動するインバータ回路部と、前記ブラシレスＤＣモータの誘起電圧を検出する位置検出回路部と、前記位置検出回路部で検出した誘起電圧に基づき前記ロータの位置検出信号を出力する位置検出判定手段と、前記位置検出判定手段が誘起電圧の検出を開始するまでのウェイト時間を設定する位置検出待機手段と、モータ電流の通電角と誘起電圧に対するモータ電流
の進角および回転数に基づき前記ロータの前記位置検出信号が出力されてから前記インバータ回路部が転流動作を行うまでの時間を設定する転流制御手段と、前記インバータ回路部における通電角を電気角で１２０度以上１８０度未満の範囲で変化させる通電角制御手段と、前記位置検出判定手段による位置検出間隔と前記位置検出待機手段によるウェイト時間との時間差が、あらかじめ設定した基準時間よりも長くなった広角拡大判定の回数をカウントする通電角拡大回数判定手段を備え、前記位置検出判定手段による位置検出信号の出力回数を設定し、その設定した出力回数の時間内において、前記通電拡大回数判定手段による広角拡大判定の回数が、あらかじめ設定した回数以上であった場合に、前記インバータ回路部における通電角を電気角で１８０度未満の範囲で大きくするようにしたものである。

かかることにより、負荷トルクの変動が大きく、前記ロータの１回転中における位置検出間隔が変化する場合においても、スパイク電圧の継続時間の減少を判断し、スパイク電圧の継続時間が減少した場合に通電角を制御して前記ブラシレスＤＣモータを高回転、高トルクで運転することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記位置検出判定手段による位置検出間隔と前記位置検出待機手段によるウェイト時間との時間差が、あらかじめ設定した基準時間よりも長くなった広角拡大判定の回数をカウントする通電角拡大回数判定手段を備え、前記位置検出判定手段による位置検出信号の出力回数の時間内において、広角拡大判定の回数があらかじめ設定した回数以上であった場合に、前記インバータ回路部における通電角を電気角で１８０度未満の範囲で大きくするようにしたものである。

かかることにより、負荷トルクの変動が大きく前記ロータの１回転中における位置検出間隔が変化する場合においても、スパイク電圧の継続時間の減少を判断することができるため、前記スパイク電圧の継続時間の増加によって通電角を小さくしたことに伴い、スパイク電圧の継続時間が減少した場合には通電角を復帰させることができ、前記ブラシレスＤＣモータを再び高回転、高トルクで運転することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記通電角制御手段による通電角の変更を待機する通電角変更待機タイマを備え、通電角制御手段が通電角の縮小動作を行なった後に再び通電角の拡大動作を行うことを所定時間待機するようにしたものである。

かかることにより、通電角を変更することに起因した頻繁なモータ運転音の変動を抑制し、騒音の発生を抑制することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、前記ブラシレスＤＣモータのロータを、内部に永久磁石が埋め込まれ突極性を有する構成としたものである。

かかることにより、リラクタンストルクを有効に活用するために位置検出区間が狭くなる進角制御を行う場合において、負荷変動、電圧変動等の外的要因による位置検出の失敗、誤検知等に起因した脱調によるモータの停止を防止し、制御の信頼性を高めることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、前記ブラシレスＤＣモータのステータ巻線の巻数を、１６０ターン以上としたものである。

かかることにより、インダクタンスが大きく、スパイク電圧幅が増大して位置検出区間
を狭くするモータを使用する場合においても、負荷変動、電圧変動等の外的要因による位置検出の失敗、誤検知等に起因した脱調によるモータの停止を防止することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明において、前記ブラシレスＤＣモータの極数を６極以上としたものである。

かかることにより、負荷変動、電圧変動等の外的要因による位置検出の失敗、誤検知等に起因した脱調によるモータの停止を防止することができる。

請求項８に記載の発明は、前記ブラシレスＤＣモータを具備し、請求項１から７のいずれか一項に記載のインバータ制御装置によって駆動される電動圧縮機である。

かかることにより、負荷変動や電圧変動に起因した脱調を抑制した駆動が可能となり、信頼性の高い電動圧縮機を提供することができる。

請求項９に記載の発明は、前記ブラシレスＤＣモータを具備し、請求項１から７のいずれか一項に記載のインバータ制御装置によって前記ブラシレスＤＣモータを駆動する電気機器である。

かかることにより、負荷変動や電圧変動に対する耐量を向上することができ、信頼性の高い駆動制御を行う家庭用冷蔵庫等の電気機器を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるインバータ制御装置のブロック図である。図２は、同実施の形態１におけるインバータ制御装置の各部の信号波形と処理内容を示すタイムチャートである。図３は、同実施の形態１における制御動作を示すフローチャートである。

図１において、インバータ制御装置２００は、商用交流電源２０１と、周知の構成からなる圧縮機構２２０ａとブラシレスＤＣモータ２０３を具備した電動圧縮機２２０に接続されており、商用交流電源２０１を直流電源に変換する整流部２０２と、電動圧縮機２２０のブラシレスＤＣモータ２０３を駆動するインバータ回路部２０４を備えている。

さらにインバータ回路部２０４を駆動するドライブ回路２０５と、ブラシレスＤＣモータ２０３の端子電圧を検出する位置検出回路部２０６と、インバータ回路部２０４を制御するマイクロプロセッサ２０７を備えている。

マイクロプロセッサ２０７は、位置検出回路部２０６からの出力信号に対してブラシレスＤＣモータ２０３の磁極位置を検出する位置検出判定手段２０９と、磁極位置検出のサンプリング開始を決定する位置検出待機手段２０８と、通電角を決定する通電角制御手段２１０と、転流信号を生成する転流制御手段２１１を備えている。

さらに、位置検出判定手段２０９からの出力に基づいて回転速度を算出する回転速度検出手段２１２と、回転速度に応じて転流信号に基づいたＰＷＭ変調を行うためのデューティ設定手段２１３と、キャリア出力手段２１４と、ＰＷＭ制御手段２１５と、転流制御手段２１１とＰＷＭ制御手段２１５の出力により、ドライブ回路２０５を駆動するためのドライブ制御手段２１６を備えている。

ブラシレスＤＣモータ２０３は、６極の突極集中巻モータであり、３相巻線のステータ２０３ａとロータ２０３ｂとで構成されている。

ステータ２０３ａは、６極９スロットの構造であり、各相のステータ巻線２０３ｕ、２０３ｖ、２０３ｗの巻数はそれぞれ１８９ターンである。ロータ２０３ｂは、内部に永久磁石２０３α、２０３β、２０３γ、２０３δ、２０３ε、２０３ζを配置し、リラクタンストルクを発生する磁石埋込型構造である。

インバータ回路部２０４は、６つの三相ブリッジ接続されたスイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、Ｔｒｚと、それぞれに並列に接続された環流ダイオードＤｕ、Ｄｘ、Ｄｖ、Ｄｙ、Ｄｗ、Ｄｚより構成されている。

位置検出回路部２０６は、コンパレータ（図示せず）等から構成されており、ブラシレスＤＣモータ２０３の誘起電圧に基づく端子電圧信号と基準電圧とをコンパレータにより比較して位置検出信号を得ている。

位置検出待機手段２０８は、位置検出回路部２０６の出力信号からスパイク電圧信号を分離し、位置検出信号のみを抽出するためにスパイク電圧信号を無視するウェイト時間を設定する。

位置検出判定手段２０９は、位置検出回路部２０６の出力信号からロータ２０３ｂの位置信号を得て位置検出信号を生成する。

通電角縮小回数判定手段２０９ａは、位置検出判定手段２０９による位置検出間隔と、位置検出待機手段２０８によるウェイト時間の時間差ｔが、あらかじめ定めた基準時間より短くなったか否かの判定を行う。

通電角制御手段２１０は、位置検出判定手段２０９で得た位置検出情報に基づいて、転流制御手段２１１における通電角を制御する。通電角更新タイマ２１０ａは、通電角制御手段２１０による通電角の更新周期を設定する。

転流制御手段２１１は、位置検出判定手段２０９の位置信号と通電角制御手段２１０の通電角によって転流のタイミングを計算し、スイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、Ｔｒｚの転流信号を生成する。

回転速度検出手段２１２は、位置検出判定手段２０９からの位置信号を一定期間カウントしたり、パルス間隔を測定したりすることによってブラシレスＤＣモータ２０３の回転速度を算出する。

デューティ設定手段２１３は、回転速度検出手段２１２から得られた回転速度と、指令回転速度との偏差からデューティの加減演算を行い、デューティ値をＰＷＭ制御手段２１５へ出力する。回転速度指令と比較して実回転速度が低いとデューティを大きくし、逆に実回転速度が高いとデューティを小さくする。

キャリア出力手段２１４では、スイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、Ｔｒｚをスイッチングするキャリア周波数を設定する。この場合、キャリア周波数は３ｋＨｚから１０ｋＨｚの間で設定している。

ＰＷＭ制御手段２１５では、デューティ設定手段２１３で設定されたデューティ値と、
キャリア出力手段２１４で設定されたキャリア周波数から、ＰＷＭ変調信号を出力する。

ドライブ制御手段２１６では、転流信号とＰＷＭ変調信号と通電角、および進角を合成し、スイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、ＴｒｚをＯＮ／ＯＦＦするドライブ信号を生成し、ドライブ回路２０５へ出力する。

ドライブ回路２０５では、ドライブ信号に基づき、スイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、ＴｒｚのＯＮ／ＯＦＦスイッチングを行い、ブラシレスＤＣモータ２０３を駆動する。

次に、図２に示すインバータ制御装置の各種波形について説明する。

ここで、インバータ制御装置２００は、通電角を１５０度、進角１５度でブラシレスＤＣモータ２０３を制御している状態を示している。

（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、ブラシレスＤＣモータ２０３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗであり、それぞれの位相が１２０度ずつずれた状態で変化する。

これらの端子電圧は、インバータ回路部２０４による供給電圧Ｖｕａ、Ｖｖａ、Ｖｗａと、ステータ巻線２０３ｕ、２０３ｖ、２０３ｗに発生する誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂと、転流切り換え時にインバータ回路部２０４の還流ダイオードＤｕ、Ｄｘ、Ｄｖ、Ｄｙ、Ｄｗ、Ｄｚの内のいずれかが導通することにより生じるパルス状のスパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃとの合成波形となる。

そして、これらの端子電圧（値）Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと直流電源電圧１の１／２の電圧である仮想中性点電圧（値）ＶＮとを比較し、各コンパレータ（図示せず）より出力する出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗを（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）に示している。

この出力信号は、供給電圧Ｖｕａ、Ｖｖａ、Ｖｗａに対応する出力信号ＰＳｕａ、ＰＳｖａ、ＰＳｗａと、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃに対応する出力信号ＰＳｕｃ、ＰＳｖｃ、ＰＳｗｃと、誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂと仮想中性点電圧ＶＮの比較中の期間に相当する出力信号ＰＳｕｂ、ＰＳｖｂ、ＰＳｗｂとの合成信号となる。

ここで、パルス状のスパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃは、特許文献２におけるウェイトタイマと同様に、位置検出待機手段２０８により設定するウェイト時間（Ｇ）によって無視されるため、コンパレータの出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗは、結果として誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの正および負ならびに位相を示すものとなる。

マイクロプロセッサ２０７は、各コンパレータの出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗの状態に基づいて（Ｈ）に示す如く６つのモードＡ〜Ｆを認識し、出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗの状態に応じて、ドライブ信号ＤＳｕ（Ｉ）からＤＳｚ（Ｎ）を出力する。

つまり、（Ｈ）に示すＡ〜Ｆの各モードにおける経過時間は、マイクロプロセッサ２０７が認識する位置検出信号の状態変化の発生間隔、即ち位置検出間隔（Ｏ）を示している。

続いて、図３のフローチャートにより、インバータ制御装置２００の詳細な動作について説明する。

図３において、位置検出待機手段２０８の動作は、ステップ１０３の後からステップ２
０２までとなる。また、位置検出判定手段２０９の動作は、ステップ２０２からステップ３０６までとなり、通電角縮小回数判定手段２０９ａの動作は、ステップ４０１からステップ４０８までとなる。さらに、通電角制御手段２１０の動作は、ステップ５０１からステップ５０４である。

まず、ステップ１０１でタイマのカウント動作を開始し、ステップ１０２で転流時間が経過するまで待機する。転流時間が経過した後は、ステップ１０３でドライブ回路２０５へのドライブ信号ＤＳｕ、ＤＳｖ、ＤＳｗ、ＤＳｘ、ＤＳｙ、ＤＳｚを出力し、転流動作を行う。

ここで、位置検出待機手段２０８について説明する。

転流動作を行なった際、インバータ回路部２０４のスイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、Ｔｒｚの内のいずれかの状態が、ＯＮからＯＦＦへ切り換わった直後に、還流ダイオードＤｕ、Ｄｘ、Ｄｖ、Ｄｙ、Ｄｗ、Ｄｚの内のいずれかが導通することに伴って、直前に導通していたステータ巻線２０３ｕ、２０３ｖ、２０３ｗに蓄えられたエネルギーが放出されるまでの期間、パルス状のスパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃが発生する。

このスパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｖｗを無視した後、誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂが仮想中性点電圧ＶＮを通過するクロスポイントにより位置検出を行う。すなわち、ステップ２０１でタイマがウェイト時間を経過するまで待機し、ウェイト時間が経過した後に、ステップ２０２で位置検出を開始する。

換言すると、位置検出待機手段２０８において、ウェイト時間が経過するまで位置検出の開始を待機させ、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｖｗを無視した後に位置検出を行うものである。

次に、位置検出判定手段２０９について説明する。

ステップ３０１において、位置検出回路部２０６からの出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗの状態の検出を行ない、続いてステップ３０２において、スイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、Ｔｒｚの出力状態、すなわち図２における動作モードの状態に応じた出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗの状態によって位置検出判定を行う。

一例として、図２における動作モードがＡの場合、ＰＳｕがＨレベル、ＰＳｖがＬレベル、ＰＳｗがＨレベルを検出することによってＵ相端子電圧の立ち上がり検出となる。同様に、他の動作モード状態においても、ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗの状態を調べることにより、仮想中性点電圧（値）ＶＮを基準にした各端子電圧の立ち上がり、または立ち下がりの検出を行う。

位置検出の判定が行なわれた場合はステップ３０３に移行する。

ステップ３０３は、タイマの読取りを行ない、前回の位置検出からの経過時間を測定する。ここで、各端子電圧の立ち上がり、または立ち下がり検出による位置検出は、端子電圧１周期中に６回発生するため、位置検出間隔を測定することにより、電気角で６０度に相当する経過時間を得ることができる。

通常、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃは、誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂが仮
想中性点電圧ＶＮを通過するクロスポイントの手前で終了する。

ところが、このスパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃは、ステータ巻線２０３ｕ、２０３ｖ、２０３ｗのインダクタンスと、ＯＦＦする直前に流れていた電流等によって発生時間が変化するため、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの継続時間が長くなった場合、誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂが隠されてしまい、継続時間がクロスポイントの発生タイミングを超えた場合は、正常な位置検出が不可能となってしまう。

そこで、本実施の形態１では、過去の位置検出間隔に応じて設定されたウェイト時間による位置検出開始のタイミングから、実際に位置検出信号が発生するまでの時間差を測定することにより、前述のクロスポイントの変動有無の判定を行う。

ステップ３０４は、ステップ３０３で得られた直前に行なわれた６０度毎の位置検出間隔であるタイマ値（時間）と、ステップ２０１におけるウェイト時間との時間差ｔを判定時間として算出する。

すなわち、位置検出判定手段２０９は、位置検出判定手段２０９における位置検出間隔と、位置検出待機手段２０８におけるウェイト時間との時間差ｔを算出し、その時間差ｔが大きければ、スパイク電圧の終了タイミングから誘起電圧と仮想中性点電圧ＮＶのクロスポイントの発生タイミングまで時間余裕が残されており、逆に時間差ｔが小さければ、スパイク電圧の終了タイミングから誘起電圧と仮想中性点電圧ＮＶのクロスポイントの発生タイミングまでの時間余裕が不足していると判定するものである。

そして、さらに時間差ｔが小さいと判定した回数が多い場合に、次の通電角縮小回数判定手段２０９ａにおいて、インバータ回路部２０４における通電角を小さくするものである。

次に、ステップ３０５において、得られた位置検出間隔に応じて次回の転流時間とウェイト時間を設定する。

一例として、図２においては通電角１５０度、進角１５度の動作を図示しており、転流タイミングは、位置検出間隔で得た６０度を基準とし、ドライブ信号ＤＳｕ、ＤＳｖ、ＤＳｗ、ＤＳｘ、ＤＳｙ、ＤＳｚの各ＯＮタイミングは、位置検出後０度、ＯＦＦタイミングは、位置検出後３０度としている。また、次回の位置検出を開始するまでのウェイト時間は、位置検出後４５度としている。

続いて、ステップ３０６で、位置検出判定の回数をカウントする。

次に、通電角縮小回数判定手段２０９ａについて説明する。

通電角縮小回数判定手段２０９ａは、ステップ３０４で得た判定時間に基づき、誘起電圧検出期間ＰＳｕｂ、ＰＳｖｂ、ＰＳｗｂに対するスパイク電圧検出期間ＰＳｕｃ、ＰＳｖｃ、ＰＳｗｃの大小判定を行う。

ステップ４０１において、ステップ３０４で得られた判定時間が、あらかじめ設定した基準時間である縮小設定時間、例えば、電気角３．７５度相当の時間以下となった場合、すなわち、誘起電圧検出期間ＰＳｕｂ、ＰＳｖｂ、ＰＳｗｂにおける仮想中性点電圧ＶＮとのクロスポイントが、ウェイト時間経過による位置検出開始タイミングに接近した、すなわち、時間差ｔが短縮した場合、ステップ４０２に進む。

そして、ステップ４０２で通電角を縮小するための広角縮小判定の回数を＋１カウントする。

一方、ステップ４０１において、判定時間が縮小設定時間より大きい場合は、ステップ４０３に進む。

次に、ステップ３０６でカウントした位置検出判定の回数が、あらかじめ設定した検出設定回数を超えた場合は、ステップ４０２で設定した広角縮小判定の回数と、あらかじめ設定した縮小設定回数とを比較し、通電角を小さくするか否かの判断を行う次ステップに進み、通電角を小さくする広角縮小要求を設定する。

ステップ４０３において、位置検出判定の回数があらかじめ設定した検出設定回数、例えば、電気角３回転に相当する１８回（電気角３回転の時間）を超えた時、ステップ４０４で位置検出判定の回数をクリアした後、ステップ４０５に進む。また、位置検出判定の回数が検出設定回数未満の場合は、ステップ５０１に進む。

ステップ４０５では、広角縮小判定の回数が、あらかじめ設定した縮小設定回数、例えば、６回以上の場合、ステップ４０６で広角縮小要求をセットし、ステップ４０８に進む。前述の例の場合、位置検出回数を１８回カウントした中で、広角縮小判定の回数を、例えば６回以上カウントした場合は、広角縮小要求となる。

一方、ステップ４０５で、広角縮小判定のカウント回数が縮小設定回数（６回）未満であれば、ステップ４０７で広角縮小要求をクリアし、ステップ４０８に進む。

ステップ４０８では、広角縮小判定の回数をクリアし、その後ステップ５０１に進む。

次に、通電角制御手段２１０について説明する。

ステップ５０１は、通電角の更新周期を判定するステップであり、通電角の更新周期を経過している場合は、ステップ５０２に進み、更新周期以内の場合は、ステップ１０１に戻り、以下同様の動作を繰り返す。

ステップ５０２において、広角縮小要求の状態である場合、ステップ５０３に進む。該当しない場合は、ステップ１０１に戻り、以下同様の動作を繰り返す。

ステップ５０３において、通電角が下限の１２０度よりも大きければ、ステップ５０４において、通電角をあらかじめ設定した変更角だけ小さくする様に変更する。一例として、通電角１５０度、通電角下限１２０度、変更角７．５度の場合、通電角を１５０度から１４２．５度に変更する。

通電角を小さく変更した後もさらに広角縮小要求が継続している場合は、同様に通電角更新周期の経過毎に通電角を１４２．５度から１３５度、１２７．５度、１２０度と狭めていく。

ステップ５０３において通電角が既に下限の１２０度に到達していた場合、あるいはステップ５０４において通電角の減少（縮小）を行なった場合、ステップ１０１に戻り、以下同様の動作を繰り返す。

また、ステップ５０２の判定条件を満足しない場合は、そのままステップ１０１に戻り、以下同様の動作を繰り返す。

すなわち、本制御は、通電角縮小回数判定手段２０９ａにおいて、位置検出判定手段２０９における位置検出間隔と位置検出待機手段２０８におけるウェイト時間との時間差ｔが、あらかじめ設定した基準時間である縮小設定時間よりも短くなった広角縮小判定の回数をカウントし、あらかじめ設定した位置検出判定の回数（本実施の形態１では１８回）中に広角縮小判定の回数があらかじめ設定した縮小設定回数（本実施の形態１では６回）以上となった場合に、スパイク電圧の終了タイミングから誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂと仮想中性点電圧ＮＶのクロスポイントの発生タイミングまでの時間余裕が不足している回数が多いと判定し、インバータ回路部２０４における通電角を電気角で１２０度以上の範囲で小さくするものである。

換言すると、ブラシレスＤＣモータ２０３を駆動するインバータ回路部２０４は、通電角を電気角１２０度以上に広げる広角制御を行うものであり、インバータ回路部２０４における通電角を最小の電気角で１２０度以上の範囲で小さくするものである。

したがって、負荷トルク変動等によりモータ電流が変化することによってスパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの幅が拡大した場合においても、通電角を狭めることによりモータ電流を減少させることとなり、その結果、位置検出区間、すなわち誘起電圧検出期間ＰＳｕｂ、ＰＳｖｂ、ＰＳｗｂを増大することができるとともに、スパイク電圧幅、すなわちスパイク電圧検出期間ＰＳｕｃ、ＰＳｖｃ、ＰＳｗｃを減少することができる。

よって、負荷トルク変動等によりモータ電流が変化することによってスパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの幅が拡大した場合においても、通電角を狭めることにより、モータ電流を減少させることとなり、その結果、位置検出区間を拡大することができるとともに、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの幅を減少することができるため、負荷変動、電圧変動等の外的要因による位置検出の失敗、誤検知等に起因した脱調によるモータ停止を防止することができる。

また、負荷トルクの変動が大きく、ロータ３０３ｂの１回転中における位置検出間隔が変化する場合においても、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの継続時間の増加を判断することができるため、負荷変動、電圧変動等の外的要因による位置検出の失敗、誤検知に起因した脱調によるモータ停止を防止することができる。

さらに、ロータ２０３ｂの内部に永久磁石２０３α、２０３β、２０３γ、２０３δ、２０３ε、２０３ζを配置した構成とすることで、リラクタンストルクを有効に活用することができ、位置検出区間が狭くなる進角制御を行う場合についても、負荷変動、電圧変動等の外的要因による位置検出の失敗、誤検知等に起因した脱調によるモータ停止を防止することができる。

また、ブラシレスＤＣモータ２０３のステータ巻線２０３ｕ、２０３ｖ、２０３ｗの巻数を多くする（１６０ターン以上）ことで、インダクタンスが大きくなり、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの幅が拡大し、位置検出区間を狭くするモータの場合であっても、負荷変動、電圧変動等の外的要因による位置検出の失敗、誤検知等に起因した脱調によるモータ停止を防止することができる。

さらに、ブラシレスＤＣモータ２０３の極数を６極以上（従来４極）とするように、極数増加に伴い、機械的角度で定義する位置検出区間が狭いモータの場合であっても、負荷変動、電圧変動等の外的要因による位置検出の失敗、誤検知等に起因した脱調によるモータ停止を防止することができる。

このように、ブラシレスＤＣモータ２０３の回転制御に信頼性が得られるため、ブラシレスＤＣモータ２０３を具備した電動圧縮機２２０に、本実施の形態１におけるインバータ制御装置２００を用いても、良好な運転が可能となる。

また、電動圧縮機２００、凝縮器、減圧装置、蒸発器を配管によって環状に連結した冷凍サイクル（いずれも図示せず）を具備した冷蔵庫等の物品貯蔵装置において、電動圧縮機２２０を、本実施の形態１のインバータ制御装置２００を用いて駆動制御することにより、良好なシステム運転を得ることができ、物品貯蔵装置の物品保存温度を安定させ、物品貯蔵の信頼性を高めることができる。

なお、本実施の形態１において、通電角は１５０度から７．５度の変更角で１２０度へ遷移させたが、変更角をさらに小さくして、よりリニアに変化させることもでき、また、逆に変更角を大きくして制御することもできる。

また、本実施の形態１においては、検出設定回数を１８回、縮小設定回数を６回とそれぞれ設定したが、これらの回数は、電源の条件、あるいは電動圧縮機２２０の用途等に応じて適宜設定すればよいものである。

さらに、本実施の形態１においては、位置検出判定手段２０９による位置検出間隔と位置検出待機手段２０８によるウェイト時間との時間差ｔが、あらかじめ設定した基準時間よりも短くなったことを検知し、その後、あらかじめ設定した位置検出判定のカウント回数（例えば、１８回）中に広角縮小判定の回数があらかじめ設定した縮小設定回数（例えば、６回）以上となった場合に、インバータ回路部２０４における通電角を電気角で１２０度以上の範囲で小さくしているが、位置検出判定手段２０９による位置検出間隔と位置検出待機手段２０８によるウェイト時間との時間差ｔが、あらかじめ設定した基準時間よりも短くなったことを検知して、インバータ回路部２０４における通電角を電気角で１２０度以上の範囲で小さくする制御であれば、検知した後の制御ステップは、他の制御内容で同様に実施することができる。

また、本実施の形態１において、位置検出判定手段２０９による位置検出間隔と位置検出待機手段２０８によるウェイト時間との時間差ｔとを比較する基準時間（縮小設定時間）を電気角３．７５度相当時間としているが、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの終了タイミングから誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂと仮想中性点電圧ＮＶのクロスポイントの発生タイミングまでの時間余裕を的確に判定できるように、基準時間を適宜変更することもできる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるインバータ制御装置のブロック図である。図５は、同実施の形態２におけるインバータ制御装置の各部の信号波形と処理内容を示すタイムチャートである。図６は、同実施の形態２における制御動作を示すフローチャートである。なお、先の実施の形態１と同一の構成要件については、同一の符号を付し、ここでは、構成において先の実施の形態１と相違する内容を主体に説明する。

図４において、先の実施の形態１の通電角縮小回数判定手段２０９ａは、位置検出判定手段２０９による位置検出間隔と、位置検出待機手段２０８によるウェイト時間の時間差ｔが、あらかじめ定めた基準時間より短くなったか否かの判定を行うものとしたが、本実施の形態２においては、通電角拡大回数判定手段２０９ｂを具備し、この通電角拡大回数判定手段２０９ｂによって、位置検出判定手段２０９による位置検出間隔と、位置検出待機手段２０８によるウェイト時間の時間差ｔが、あらかじめ定めた基準時間より長くなったか否かの判定を行うようにしている。他の回路構成は、図１と同じである。

次に、図５に示すインバータ制御装置の各種波形について説明する。

ここで、インバータ制御装置２００は、通電角を１５０度、進角１５度でブラシレスＤＣモータ２０３を制御している状態を示している。

（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、ブラシレスＤＣモータ２０３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗであり、それぞれの位相が１２０度ずつずれた状態で変化する。

これらの端子電圧は、インバータ回路部２０４による供給電圧Ｖｕａ、Ｖｖａ、Ｖｗａと、ステータ巻線２０３ｕ、２０３ｖ、２０３ｗに発生する誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂと、転流切り換え時にインバータ回路部２０４の還流ダイオードＤｕ、Ｄｘ、Ｄｖ、Ｄｙ、Ｄｗ、Ｄｚの内のいずれかが導通することにより生じるパルス状のスパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃとの合成波形となる。

そして、これらの端子電圧（値）Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと直流電源電圧１の１／２の電圧である仮想中性点電圧（値）ＶＮとを比較し、各コンパレータ（図示せず）より出力する出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗを（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）に示している。

この出力信号は、供給電圧Ｖｕａ、Ｖｖａ、Ｖｗａに対応する出力信号ＰＳｕａ、ＰＳｖａ、ＰＳｗａと、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃに対応する出力信号ＰＳｕｃ、ＰＳｖｃ、ＰＳｗｃと、誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂと仮想中性点電圧ＶＮの比較中の期間に相当する出力信号ＰＳｕｂ、ＰＳｖｂ、ＰＳｗｂとの合成信号となる。

ここで、パルス状のスパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃは、特許文献２におけるウェイトタイマと同様に、位置検出待機手段２０８により設定するウェイト時間（Ｇ）によって無視するため、コンパレータの出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗは、結果として誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの正および負ならびに位相を示すものとなる。

マイクロプロセッサ２０７は、各コンパレータの出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗの状態に基づいて（Ｈ）に示す如く６つのモードＡ〜Ｆを認識し、出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗの状態に応じて、ドライブ信号ＤＳｕ（Ｉ）からＤＳｚ（Ｎ）を出力する。

つまり、（Ｈ）に示すＡ〜Ｆの各モードにおける経過時間は、マイクロプロセッサ２０７が認識する位置検出信号の状態変化の発生間隔、即ち位置検出間隔（Ｏ）を示している。

続いて、図６のフローチャートにより、インバータ制御装置２００の詳細な動作を説明する。

図６において、位置検出待機手段２０８の動作は、ステップ１０３の後からステップ２０２までとなる。また、位置検出判定手段２０９の動作は、ステップ２０２からステップ３０６までとなり、通電角拡大回数判定手段２０９ｂの動作は、ステップ６０１からステップ６０８までとなる。さらに、通電角制御手段２１０の動作は、ステップ７０１からステップ７０４である。

まず、ステップ１０１でタイマのカウント動作を開始し、ステップ１０２で転流時間が経過するまで待機する。転流時間が経過した後は、ステップ１０３でドライブ回路２０５へのドライブ信号ＤＳｕ、ＤＳｖ、ＤＳｗ、ＤＳｘ、ＤＳｙ、ＤＳｚを出力し、転流動作を行う。

ここで、位置検出待機手段２０８について説明する。

転流動作を行なった際、インバータ回路部２０４のスイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、Ｔｒｚの内のいずれかの状態がＯＮからＯＦＦへの切り換わった直後に、直前に導通していたステータ巻線２０３ｕ、２０３ｖ、２０３ｗに蓄えられたエネルギーが還流ダイオードＤｕ、Ｄｘ、Ｄｖ、Ｄｙ、Ｄｗ、Ｄｚの内のいずれかが導通することに伴って、直前に導通していたステータ巻線２０３ｕ、２０３ｖ、２０３ｗに蓄えられたエネルギーが放出されるまでの期間、パルス状のスパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃが発生する。

このスパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｖｗを無視した後、誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂが仮想中性点電圧ＶＮを通過するクロスポイントにより位置検出を行う。すなわち、ステップ２０１でタイマがウェイト時間を経過するまで待機し、ウェイト時間が経過した後に、ステップ２０２で位置検出を開始する。

換言すると、位置検出待機手段２０８において、ウェイト時間が経過するまで位置検出の開始を待機させて、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｖｗを無視した後に位置検出を行うものである。

次に、位置検出判定手段２０９について説明する。

ステップ３０１において、位置検出回路部２０６からの出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗの状態の検出を行ない、続いてステップ３０２において、スイッチングトランジスタＴｒｕ、Ｔｒｘ、Ｔｒｖ、Ｔｒｙ、Ｔｒｗ、Ｔｒｚの出力状態、すなわち図５における動作モードの状態に応じた出力信号ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗの状態によって位置検出判定を行う。

一例として、図５における動作モードがＡの場合、ＰＳｕがＨレベル、ＰＳｖがＬレベル、ＰＳｗがＨレベルを検出することによってＵ相端子電圧の立ち上がり検出となる。同様に、他の動作モード状態においても、ＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗの状態を調べることにより、仮想中性点電圧（値）ＶＮを基準にした各端子電圧の立ち上がり、または立ち下がりの検出を行う。

位置検出の判定が行なわれた場合は、ステップ３０３に移行する。

ステップ３０３は、タイマの読取りを行ない、前回の位置検出からの経過時間を測定する。ここで、各端子電圧の立ち上がり、または立ち下がり検出による位置検出は、端子電圧１周期中に６回発生するため、位置検出間隔を測定することにより、電気角で６０度に相当する経過時間を得ることができる。

通常、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃは、誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂが仮想中性点電圧ＶＮを通過するクロスポイントの手前で終了する。

ところが、このスパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃは、ステータ巻線２０３ｕ、２０３ｖ、２０３ｗのインダクタンスと、ＯＦＦする直前に流れていた電流等によって発生時間が変化するため、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの継続時間が長くなった場合、誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂが隠されてしまい、継続時間がクロスポイントの発生タイミングを超えた場合は、正常な位置検出が不可能となってしまう。

そこで、本実施の形態２では、過去の位置検出間隔に応じて設定されたウェイト時間による位置検出開始のタイミングから、実際に位置検出信号が発生するまでの時間差を測定することにより、前述のクロスポイントの変動有無の判定を行う。

ステップ３０４は、ステップ３０３で得られた直前に行なわれた６０度毎の位置検出間隔であるタイマ値（時間）と、ステップ２０１におけるウェイト時間との時間差ｔを判定時間として算出する。

すなわち、位置検出判定手段２０９は、位置検出判定手段２０９における位置検出間隔と、位置検出待機手段２０８におけるウェイト時間との時間差ｔを算出し、その時間差ｔが大きければ、スパイク電圧の終了タイミングから誘起電圧と仮想中性点電圧ＮＶのクロスポイントの発生タイミングまで時間余裕が残されており、逆に時間差ｔが小さければ、スパイク電圧の終了タイミングから誘起電圧と仮想中性点電圧ＮＶのクロスポイントの発生タイミングまでの時間余裕が不足していると判定するものである。

そして、さらに時間差ｔが大きいと判定した回数が多い場合に、次の通電角拡大回数判定手段２０９ｂにおいて、インバータ回路部２０４における通電角を大きくするものである。

次に、ステップ３０５において、得られた位置検出間隔に応じて次回の転流時間とウェイト時間を設定する。

一例として、図５においては通電角１５０度、進角１５度の動作を図示しており、転流タイミングは位置検出間隔で得た６０度を基準として、ドライブ信号ＤＳｕ、ＤＳｖ、ＤＳｗ、ＤＳｘ、ＤＳｙ、ＤＳｚの各ＯＮタイミングは、位置検出後０度、ＯＦＦタイミングは、位置検出後３０度としている。また、次回の位置検出を開始するまでのウェイト時間は、位置検出後４５度としている。

続いて、ステップ３０６で、位置検出判定の回数をカウントする。

次に、通電角拡大回数判定手段２０９ｂについて説明する。

通電角拡大回数判定手段２０９ｂは、ステップ３０４で得た判定時間に基づき、誘起電圧検出期間ＰＳｕｂ、ＰＳｖｂ、ＰＳｗｂに対するスパイク電圧検出期間ＰＳｕｃ、ＰＳｖｃ、ＰＳｗｃの大小判定を行う。

ステップ６０１において、ステップ３０４で得られた判定時間が、あらかじめ設定した基準時間である拡大設定時間、例えば、電気角７．５度相当の時間以上となった場合、すなわち、誘起電圧検出期間ＰＳｕｂ、ＰＳｖｂ、ＰＳｗｂにおける仮想中性点電圧ＶＮとのクロスポイントが、ウェイト時間経過による位置検出開始タイミングから離れた、すなわち、時間差ｔが拡大した場合、ステップ６０２に進む。

そして、ステップ６０２で通電角を拡大するための広角拡大判定の回数を＋１カウントする。

一方、ステップ６０１において、判定時間が拡大設定時間より小さい場合は、ステップ６０３に進む。

次に、ステップ３０６でカウントした位置検出判定の回数が、あらかじめ設定した検出設定回数を超えた場合は、ステップ６０２で設定した広角拡大判定の回数と、あらかじめ
設定した拡大設定回数とを比較し、通電角を大きくするか否かの判断を行う次ステップに進み、通電角を大きくする広角拡大要求を設定する。

ステップ６０３において、位置検出判定の回数があらかじめ設定した検出設定回数、例えば、電気角３回転に相当する１８回（電気角３回転の時間）を超えた時、ステップ６０４で位置検出判定の回数をクリアした後、ステップ６０５に進む。また、位置検出判定の回数が検出設定回数未満の場合は、ステップ７０１に進む。

次に、通電角制御手段２１０について説明する。

ステップ６０５では、広角拡大判定の回数が、あらかじめ設定した拡大設定回数、例えば、１８回以上の場合、ステップ６０６で広角拡大要求をセットし、ステップ６０８に進む。前述の例の場合、位置検出回数を１８回カウントした中で、広角拡大判定の回数を、例えば１８回（連続してのカウント）カウントした場合は、広角拡大要求となる。

一方、ステップ６０５で、広角拡大判定のカウント回数が拡大設定回数（１８回）未満であれば、ステップ６０７で広角拡大要求をクリアし、ステップ６０８に進む。

ステップ６０８では、広角拡大判定の回数をクリアし、その後ステップ７０１に進む。

次に、通電角制御手段２１０について説明する。

ステップ７０１は、通電角の更新周期を判定するステップであり、通電角の更新周期を経過している場合は、ステップ７０２に進み、更新周期以内の場合は、ステップ１０１に戻り、以下同様の動作を繰り返す。

ステップ７０２において、広角拡大要求の状態である場合、ステップ７０３に進む。該当しない場合は、ステップ１０１に戻り、以下同様の動作を繰り返す。

ステップ７０３において、通電角が上限、例えば、１５０度よりも小さければ、ステップ７０４において、通電角をあらかじめ設定した変更角だけ大きくする様に変更する。一例として、通電角１２０度、通電角上限１５０度、変更角７．５度の場合、通電角を１２０度から１２７．５度に変更する。

通電角を大きく変更した後もさらに広角拡大要求が継続している場合は、同様に通電角更新周期の経過毎に通電角を１２７．５度から１３５度、１４２．５度、１５０度と拡大する。

ステップ７０３において通電角が既に上限の１５０度に到達していた場合、あるいはステップ７０４において通電角の拡大を行なった場合、ステップ１０１に戻り、以下同様の動作を繰り返す。

また、ステップ７０２の判定条件を満足しない場合は、そのままステップ１０１に戻り、以下同様の動作を繰り返す。

すなわち、本制御は、通電角拡大回数判定手段２０９ｂにおいて、位置検出判定手段２０９における位置検出間隔と位置検出待機手段２０８におけるウェイト時間との時間差ｔが、あらかじめ設定した基準時間である拡大設定時間よりも長くなった広角拡大判定の回数をカウントし、あらかじめ設定した位置検出判定の回数（本実施の形態２では１８回）中に広角拡大判定の回数があらかじめ設定した拡大設定回数（本実施の形態２では１８回
）以上となった場合に、スパイク電圧の終了タイミングから誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂと仮想中性点電圧ＮＶのクロスポイントの発生タイミングまでの時間余裕が残されている回数が多いと判定し、インバータ回路部２０４における通電角を電気角で１８０度未満の範囲で大きくするものである。

換言すると、ブラシレスＤＣモータ２０３を駆動するインバータ回路部２０４は、通電角を電気角１２０度以上に広げる広角制御を行うものであり、インバータ回路部２０４における通電角を最大の電気角で１８０度未満の範囲で大きくするものである。

したがって、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの継続時間の増加に伴って通電角を小さくしたことにより、スパイク電圧の継続時間が減少した場合には、通電角を復帰させることができ、ブラシレスＤＣモータ２０３を再び高回転、高トルクで運転することが可能となる。

また、負荷トルクの変動が大きく、ロータ３０３ｂの１回転中における位置検出間隔が変化する場合においても、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの継続時間の減少を判断することができるため、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの継続時間が減少した場合に通電角を復帰させることができ、ブラシレスＤＣモータ２０３を再び高回転、高トルクで運転することが可能となる。

このように、ブラシレスＤＣモータ２０３の回転制御に信頼性が得られるため、ブラシレスＤＣモータ２０３を具備した電動圧縮機２２０に、本実施の形態２におけるインバータ制御装置２００を用いても、良好な運転が可能となる。

また、電動圧縮機２００、凝縮器、減圧装置、蒸発器を配管によって環状に連結した冷凍サイクル（いずれも図示せず）を具備した冷蔵庫等の物品貯蔵装置において、電動圧縮機２２０を、本実施の形態２のインバータ制御装置２００を用いて駆動制御することにより、良好なシステム運転を得ることができ、物品貯蔵装置の物品保存温度を安定させ、物品貯蔵の信頼性を高めることができる。

なお、本実施の形態２において、通電角は１２０度から７．５度の変更角で１５０度へ遷移させたが、変更角をさらに小さくしてよりリニアに変化させることもでき、また、逆に変更角を大きくして制御することもできる。

また、本実施の形態２においては、検出設定回数と拡大設定回数を共に１８回と設定したが、これらの回数は、電源の条件、あるいは電動圧縮機２２０の用途等に応じて適宜設定すればよいものである。

さらに、本実施の形態２においては、位置検出判定手段２０９による位置検出間隔と位置検出待機手段２０８によるウェイト時間との時間差ｔが、あらかじめ設定した基準時間よりも長くなったことを検知し、その後、あらかじめ設定した位置検出判定のカウント回数（例えば、１８回）中に広角拡大判定の回数があらかじめ設定した拡大設定回数（例えば、１８回）以上となった場合に、インバータ回路部２０４における通電角を電気角で１５０度以下の範囲で大きくしているが、位置検出判定手段２０９による位置検出間隔と位置検出待機手段２０８によるウェイト時間との時間差ｔが、あらかじめ設定した基準時間よりも長くなったことを検知して、インバータ回路部２０４における通電角を電気角で１８０度未満の範囲で大きくする制御であれば、検知した後の制御ステップは、他の制御内容で同様に実施することができる。

また、本実施の形態２において、位置検出判定手段２０９による位置検出間隔と位置検
出待機手段２０８によるウェイト時間との時間差ｔとを比較する基準時間（拡大設定時間）を電気角７．５度相当時間としているが、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの終了タイミングから誘起電圧Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂと仮想中性点電圧ＮＶのクロスポイントの発生タイミングまでの時間余裕を的確に判定できるように、基準時間を適宜変更することもできる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３におけるインバータ制御装置のブロック図である。図８は、同実施の形態３における制御動作を示すフローチャートである。なお、先の実施の形態１、２と同一の構成要件については、同一の符号を付し、ここでは、構成において先の実施の形態１、２と相違する内容を主体に説明する。また、インバータ制御装置２００の各部の信号波形等については、実施の形態１、２の図３、図５を援用する。

本実施の形態３においては、図７に記載の如く、位置検出判定手段２０９による位置検出間隔と、位置検出待機手段２０８によるウェイト時間の時間差ｔが、あらかじめ定めた基準時間より短くなったか否かの判定を行う通電角縮小回数判定手段２０９ａと、前記時間差ｔが、あらかじめ定めた基準時間よりも長くなったか否かの判定を行う通電角拡大回数判定手段２０９ｂを具備している。

さらに、本実施の形態３においては、通電角制御手段２１０に、特定の条件で通電角の変更を待機するための通電角変更待機タイマ２１０ｂを備えている。他の回路構成は、図１（図４）と同じである。

次に、図８のフローチャートにより、インバータ制御装置２００の詳細な動作を説明する。

図８において、位置検出待機手段２０８の動作は、ステップ１０３の後からステップ２０２までとなる。また、位置検出判定手段２０９の動作は、ステップ２０２からステップ３０６までとなり、通電角縮小回数判定手段２０９ａおよび通電角拡大回数判定手段２０９ｂの動作は、ステップ８０１からステップ８１２までとなる。さらに、通電角制御手段２１０の動作は、ステップ９０１から９０９である。

ここで、ステップ１０１からステップ３０６については、実施の形態１、２と同じであるため、説明を省略し、通電角制御手段２１０の動作を主体に説明する。

ステップ９０１は、通電角の更新周期を判定するステップであり、通電角の更新周期を経過している場合は、ステップ９０２に進み、更新周期以内の場合は、ステップ１０１に戻り、以下、実施の形態１、２で説明した動作を繰り返す。

ステップ９０２において、広角縮小要求の状態である場合、ステップ９０３に進む。該当しない場合は、ステップ９０６に進む。

ステップ９０３において、通電角が下限の１２０度よりも大きければ、ステップ９０４へ移行し、通電角をあらかじめ設定した変更角だけ小さくする様に変更する。一例として、通電角１５０度、通電角上限１５０度、変更角７．５度の場合、通電角を１５０度から１４２．５度に変更する。

そして、ステップ９０５において、通電角変更待機タイマ２１０ｂによって通電角の変更待機時間、例えば５分間のカウント動作を開始する。

通電角を小さく変更した後も、さらに広角縮小要求が継続している場合は同様に、通電角更新周期の経過毎に通電角を１４２．５度から１３５度、１２７．５度、１２０度と狭めていく。

ここで、ステップ９０３において、通電角が既に下限の１２０度に到達していた場合、あるいはステップ９０５において、通電角変更待機タイマ２１０ｂのカウント動作を行った後、ステップ１０１に戻り、以下、実施の形態１、２で説明した動作を繰り返す。

また、ステップ９０２の判定条件を満足しない場合は、ステップ９０６に進む。

ステップ９０６において、広角拡大要求の状態である場合、ステップ９０７に進む。

このステップ９０７において、通電角が上限、例えば、１５０度よりも小さければ、ステップ９０８に進む。該当しない場合は、ステップ１０１に戻り、以下、実施の形態１、２で説明した動作を繰り返す。

そして、ステップ９０８において、通電角変更待機タイマ２１０ｂがカウント動作を終了している場合は、ステップ９０９に進み、このステップ９０９において、通電角をあらかじめ設定した変更角だけ大きくする様に変更する。一例として、通電角１２０度、通電角上限１５０度、変更角７．５度の場合、通電角を１２０度から１２７．５度に変更する。

通電角を大きく変更した後も、さらに広角拡大要求が継続している場合は、同様に通電角更新周期の経過毎に通電角を１２７．５度から１３５度、１４２．５度、１５０度と拡大する。

また、ステップ９０７において、通電角が既に上限の１５０度に到達していた場合、あるいはステップ９０９において通電角の拡大を行なった場合、ステップ１０１に戻り、以下、実施の形態１、２で説明した動作を繰り返す。

ここで、ステップ９０６の判定条件を満足しない場合は、そのままステップ１０１に戻り、以下、実施の形態１、２で説明した動作を繰り返す。

上述の制御によれば、実施の形態１と実施の形態２の両方の効果を併せて得ることができる。

すなわち、実施の形態１の効果として、負荷トルク変動等に起因してモータ電流が変化することに伴い、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの幅が拡大した場合においても、通電角を狭めることにより、モータ電流を減少させることとなり、その結果、位置検出区間を拡大することができる。これに加えて、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの幅を減少することができるため、負荷変動、電圧変動等の外的要因による位置検出の失敗、誤検知等に起因した脱調によるモータ停止を防止することができる。

さらに、実施の形態２の効果として、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの継続時間の増加に伴って通電角を小さくしたことにより、スパイク電圧の継続時間が減少した場合には、通電角を復帰させることができ、ブラシレスＤＣモータ２０３を再び高回転、高トルクで運転することが可能となる。

また、負荷トルクの変動が大きく、ロータ３０３ｂの１回転中における位置検出間隔が変化する場合においても、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの継続時間の増加を判断
することができるため、負荷変動、電圧変動等の外的要因による位置検出の失敗、誤検知等に起因した脱調によるモータ停止を防止することができる。

さらに、通電角変更待機時間を設けて通電角制御手段２１０が通電角の縮小動作と通電角の拡大動作を頻繁に繰り返し行うことを抑制しているため、通電角を変更することによって発生するモータ運転音の変動、およびこの変動に起因した騒音の発生を抑制することができる。

また、ロータ２０３ｂの内部に永久磁石２０３α、２０３β、２０３γ、２０３δ、２０３ε、２０３ζを配置した構成とすることで、リラクタンストルクを有効に活用することができ、位置検出区間が狭くなる進角制御を行う場合においても、同様に負荷変動、電圧変動等の外的要因による位置検出の失敗、誤検知等に起因した脱調によるモータ停止を防止することができる。

また、ブラシレスＤＣモータ２０３のステータ巻線２０３ｕ、２０３ｖ、２０３ｗの巻数が多いもの（１６０ターン以上）とすることで、インダクタンスが大きく、スパイク電圧幅が増大し位置検出区間を狭くするモータについても、同様に負荷変動、電圧変動等の外的要因による位置検出の失敗、誤検知等に起因した脱調によるモータ停止を防止することができる。

また、極数が６極以上（従来４極）のブラシレスＤＣモータ２０３のように、極数を増加することに伴い、機械的角度で定義する位置検出区間が狭いモータについても、同様に負荷変動、電圧変動等の外的要因による位置検出の失敗、誤検知等に起因した脱調によるモータ停止を防止することができる。

さらに、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの継続時間の増加によって通電角を小さくしたことに伴い、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの継続時間が減少した場合には、通電角を復帰させることができ、再びブラシレスＤＣモータ２０３を高回転、高トルクで運転することが可能となる。

また、負荷トルクの変動が大きく、ロータ３０３ｂの１回転中における位置検出間隔が変化する場合においても、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの継続時間の減少を判断することができるため、スパイク電圧Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの継続時間が減少した場合に通電角を復帰させることができ、再び高回転、高トルクで運転することが可能となる。

このように、ブラシレスＤＣモータ２０３の回転制御に信頼性が得られるため、ブラシレスＤＣモータ２０３を具備した電動圧縮機２２０に、本実施の形態３におけるインバータ制御装置２００を用いても、良好な運転が期待できる。

また、電動圧縮機２００、凝縮器、減圧装置、蒸発器を配管によって環状に連結した冷凍サイクル（いずれも図示せず）を具備した冷蔵庫等の物品貯蔵装置において、電動圧縮機２２０を、本実施の形態２のインバータ制御装置２００を用いて駆動制御することにより、良好なシステム運転を得ることができ、物品貯蔵装置の物品保存温度を安定させ、物品貯蔵の信頼性を高めることができる。

以上のように、本発明にかかるインバータ制御装置は、負荷変動、電圧変動が生じた場合であっても、ロータ磁極を見失うことなく位置検出できるので、負荷変動、電圧変動の生じるエアコン、冷蔵庫、洗濯機等の家庭用電気機器や、電気自動車等に有用である。

２００ インバータ制御装置
２０３ ブラシレスＤＣモータ
２０３ｂ ロータ
２０３α 永久磁石
２０３β 永久磁石
２０３γ 永久磁石
２０３δ 永久磁石
２０３ε 永久磁石
２０３ζ 永久磁石
２０３ｕ ステータ巻線
２０３ｖ ステータ巻線
２０３ｗ ステータ巻線
２０４ インバータ回路部
２０６ 位置検出回路部
２０８ 位置検出待機手段
２０９ 位置検出判定手段
２０９ａ 通電角縮小回数判定手段
２０９ｂ 通電角拡大回数判定手段
２１０ 通電角制御手段
２１０ｂ 通電角変更待機タイマ
２１１ 転流制御手段
２２０ 電動圧縮機

Claims (9)

1. ロータに永久磁石を設けたブラシレスＤＣモータを駆動するインバータ回路部と、前記ブラシレスＤＣモータの誘起電圧を検出する位置検出回路部と、前記位置検出回路部で検出した誘起電圧に基づき前記ロータの位置検出信号を出力する位置検出判定手段と、前記位置検出判定手段が誘起電圧の検出を開始するまでのウェイト時間を設定する位置検出待機手段と、モータ電流の通電角と誘起電圧に対するモータ電流の進角および回転数に基づき前記ロータの前記位置検出信号が出力されてから前記インバータ回路部が転流動作を行うまでの時間を設定する転流制御手段と、前記インバータ回路部における通電角を電気角で１２０度以上１８０度未満の範囲で変化させる通電角制御手段と、前記位置検出判定手段による位置検出間隔と前記位置検出待機手段によるウェイト時間との時間差が、あらかじめ設定した基準時間よりも短くなった広角縮小判定の回数をカウントする通電角縮小回数判定手段を備え、前記位置検出判定手段による位置検出信号の出力回数を設定し、その設定した出力回数の時間内において、前記通電角縮小回数判定手段による広角縮小判定の回数が、あらかじめ設定した回数以上であった場合に、前記インバータ回路部における通電角を電気角で１２０度以上の範囲で小さくするようにしたインバータ制御装置。
2. ロータに永久磁石を設けたブラシレスＤＣモータを駆動するインバータ回路部と、前記ブラシレスＤＣモータの誘起電圧を検出する位置検出回路部と、前記位置検出回路部で検出した誘起電圧に基づき前記ロータの位置検出信号を出力する位置検出判定手段と、前記位置検出判定手段が誘起電圧の検出を開始するまでのウェイト時間を設定する位置検出待機手段と、モータ電流の通電角と誘起電圧に対するモータ電流の進角および回転数に基づき前記ロータの前記位置検出信号が出力されてから前記インバータ回路部が転流動作を行うまでの時間を設定する転流制御手段と、前記インバータ回路部における通電角を電気角で１２０度以上１８０度未満の範囲で変化させる通電角制御手段と、前記位置検出判定手段による位置検出間隔と前記位置検出待機手段によるウェイト時間との時間差が、あらかじめ設定した基準時間よりも長くなった広角拡大判定の回数をカウントする通電角拡大回数判定手段を備え、前記位置検出判定手段による位置検出信号の出力回数を設定し、その設定した出力回数の時間内において、前記通電拡大回数判定手段による広角拡大判定の回数が、あらかじめ設定した回数以上であった場合に、前記インバータ回路部における通電角を電気角で１８０度未満の範囲で大きくするようにしたインバータ制御装置。
3. 前記位置検出判定手段による位置検出間隔と前記位置検出待機手段によるウェイト時間との時間差が、あらかじめ設定した基準時間よりも長くなった広角拡大判定の回数をカウントする通電角拡大回数判定手段を備え、前記位置検出判定手段による位置検出信号の出力回数の時間内において、広角拡大判定の回数があらかじめ設定した回数以上であった場合に、前記インバータ回路部における通電角を電気角で１８０度未満の範囲で大きくするようにした請求項１に記載のインバータ制御装置。
4. 前記通電角制御手段による通電角の変更を待機する通電角変更待機タイマを備え、通電角制御手段が通電角の縮小動作を行なった後に再び通電角の拡大動作を行うことを所定時間待機するようにした請求項１から３のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。
5. 前記ブラシレスＤＣモータのロータを、内部に永久磁石が埋め込まれ突極性を有する構成とした請求項１から４のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。
6. 前記ブラシレスＤＣモータのステータ巻線の巻数を、１６０ターン以上とした請求項１から５のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。
7. 前記ブラシレスＤＣモータの極数を６極以上とした請求項１から６のいずれか一項に記載
   のインバータ制御装置。
8. 前記ブラシレスＤＣモータを具備し、請求項１から７のいずれか一項に記載のインバータ制御装置によって駆動される電動圧縮機。
9. 前記ブラシレスＤＣモータを具備し、請求項１から７のいずれか一項に記載のインバータ制御装置によって前記ブラシレスＤＣモータを駆動する電気機器。