JP2013085422A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】起動時間の短縮化が図れるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】マイクロコンピュータ１１は、速度比率指令値演算部２１と、第１スイッチ２２と、速度比率偏差演算部２３と、速度制御部２４と、電流比率指令値演算部２５と、第２スイッチ２６と、電流比率偏差演算部２７と、ｑ軸電流制御部２８と、起動制御部４３とを含んでいる。速度比率指令値演算部２１は、予め設定されたロータの回転速度の最大値に対する速度指令値ω^＊の比率を、速度比率指令値として演算する。起動時には、第１スイッチ２２は、速度比率指令値を第２スイッチ２６に入力させ、第２スイッチ２６は、第１スイッチ２２から入力する速度比率指令値を、ｑ軸電流比率指令値として電流比率偏差演算部２７に入力させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、モータ制御装置に関し、特にロータの回転角を検出するセンサを有しないセンサレス制御によるモータ制御装置に関する。

従来、ブラシレスモータの制御方式の１つとして、ベクトル制御方式がある。ベクトル制御方式では、三相固定座標系におけるＵ相、Ｖ相およびＷ相の電流値を、二相回転座標系における２相の電流に変換し、この２相の電流を用いてモータを制御する。二相回転座標系は、ロータの磁極方向に沿うｄ軸と、ｄ軸に直交するｑ軸とによって規定される座標系である。二相回転座標系における２相の電流は、ｄ軸電流成分とｑ軸電流成分とからなる。

また、ベクトル制御方式によってモータを制御するモータ制御装置として、ロータの回転角を検出するセンサを使用せずに、ロータの回転角および回転速度を推定するセンサレス制御方式のもの知られている。
図２は、従来のセンサレス制御によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
この従来のモータ制御装置６０は、ブラシレスモータ１（以下、「モータ１」という）を駆動する。このモータ制御装置６０には、装置外部からシリアル信号などによってブラシレスモータ１のロータの回転速度の指令値（速度指令値ω^＊）が入力される。

モータ制御装置６０は、マイクロコンピュータ６１と、マイクロコンピュータ６１によって制御され、モータ１に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）１２と、モータ１に流れるＵ相電流およびＶ相電流を検出するための電流センサ１３，１４とを備えている。
マイクロコンピュータ６１は、機能処理部として、速度偏差演算部７１と、速度制御部７２と、ｑ軸電流偏差演算部７３と、ｑ軸電流制御部７４と、ｄ軸電流指令値設定部７５と、ｄ軸電流偏差演算部７６と、ｄ軸電流制御部７７と、座標変換部７８と、ＰＷＭ制御部７９と、電流検出部８０と、座標変換部８１と、ｄ軸電流指令値設定部８２と、ｄ軸電流偏差演算部８３と、ロータ角度制御部８４と、ロータ角度演算部８５と、速度演算部８６とを含んでいる。

電流検出部８０は、所定の演算周期Ｔｓ毎に、電流センサ１３，１４の出力信号に基づいて、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の相電流を求める。座標変換部８１は、ロータ角度演算部８５によって演算されるロータの回転角（ロータ角度θ）を用いて、電流検出部８０によって求められた３相の相電流を、二相回転座標系における２相の電流（ｄ軸電流検出値Ｉ_ｄおよびｑ軸電流検出値Ｉ_ｑ）に変換する。

速度偏差演算部７１は、速度指令値ω^＊と速度演算部８６によって演算されるロータの回転速度ωとの偏差（ω^＊−ω）を演算する。速度制御部７２は、速度偏差演算部７１によって演算された偏差（ω^＊−ω）に対して比例積分演算（ＰＩ演算）を行なうことにより、ｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊を演算する。ｑ軸電流偏差演算部７３は、ｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊と座標変換部８１によって得られるｑ軸電流検出値Ｉ_ｑとの偏差（Ｉ_ｑ ^＊−Ｉ_ｑ）を演算する。ｑ軸電流制御部７４は、ｑ軸電流偏差演算部７３によって得られた偏差（Ｉ_ｑ ^＊−Ｉ_ｑ）に対して比例積分演算（ＰＩ演算）を行なうことにより、ｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊を算出する。

ｄ軸電流設定部７５は、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊を設定する。ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊は、たとえば零に設定される。ｄ軸電流偏差演算部７６は、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊と座標変換部８１によって得られるｄ軸電流検出値Ｉ_ｄとの偏差（Ｉ_ｄ ^＊−Ｉ_ｄ）を演算する。ｄ軸電流制御部７７は、ｄ軸電流偏差演算部７６によって得られた偏差（Ｉ_ｄ ^＊−Ｉ_ｄ）に対して比例積分演算（ＰＩ演算）を行なうことにより、ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊を算出する。座標変換部７８は、ロータ角度演算部８５によって演算されるロータ角度θを用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊を、三相固定座標系におけるＵ相、Ｖ相およびＷ相の電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊に変換する。

ＰＷＭ制御部７９は、三相の電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊それぞれに対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、駆動回路１２に供給する。
座標変換部７８，８１において前記座標変換を行うためには、ロータの回転角（ロータ角度）が必要となる。ロータ角度は、ｄ軸電流指令値設定部８２、ｄ軸電流偏差演算部８３、ロータ角度制御部８４、ロータ角度演算部８５および速度演算部８６によって構成されるロータ角度推定手段によって推定される。

ｄ軸電流指令値設定部８２は、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊を設定する。ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊は、たとえば零に設定される。ｄ軸電流偏差演算部８３は、所定の演算周期Ｔｓ毎にｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊と座標変換部８１によって得られるｄ軸電流検出値Ｉ_ｄとの偏差（Ｉ_ｄ ^＊−Ｉ_ｄ）を演算する。ロータ角度制御部８４は、ｄ軸電流偏差演算部８３によって演算される偏差（Ｉ_ｄ ^＊−Ｉ_ｄ）に基づいて、補正角度Δθを演算する。

ロータ角度演算部８５は、所定の演算周期Ｔｓ毎に、ロータ回転角θを演算する。具体的には、ロータ角度演算部８５は、前回の演算周期においてロータ角度演算部８５によって演算されたロータ角度θ_ｋ−１と、前回の演算周期において速度演算部８６によって演算されたロータの回転速度ω_ｋ−１と、今回の演算周期においてロータ角度制御部８４によって演算された補正角度Δθ_ｋと、演算周期Ｔｓとに基づいて、今回の演算周期でのロータ回転角θ_ｋを演算する。

速度演算部８６は、前回の演算周期においてロータ角度演算部８５によって演算されたロータ回転角θ_ｋ−１と、今回の演算周期においてロータ角度演算部８５によって演算されたロータ回転角θ_ｋと、演算周期Ｔｓとに基づいて、今回の演算周期でのロータの回転速度ω_ｋを演算する。
このようなセンサレス制御によるモータ制御装置においては、ロータの回転速度が零であるときには、正確なロータ角を演算できないため、モータの起動方法が課題となっている。従来のモータの起動方法として、ロータ角度制御部８４への指令値（ｄ軸電流指令値設定部８２によって設定されるｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊）を制御する方法が提案されている（たとえば下記特許文献１参照）。具体的には、起動時において、ロータ角度制御部８４への指令値Ｉ_ｄ ^＊の初期値を零とは異なる所定値に設定し、時間の経過とともに零に近づける。

特開2009-136161号公報

前述した従来のモータの起動方法では、ロータ角度制御部８４への指令値Ｉ_ｄ ^＊を徐々に変化させているので、起動に時間がかかるという問題があった。
この発明の目的は、起動時間の短縮化が図れるモータ制御装置を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、ステータとロータを有するブラシレスモータ（１）に対してセンサレス制御を行なうモータ制御装置（１０）であって、前記ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出手段（３４）と、前記電流検出手段によって検出される電流検出値を、ｄ軸電流検出値およびｑ軸電流検出値に変換する変換手段（３５）と、前記ｄ軸電流検出値に基づいて、前記ロータの回転角度を推定する角度推定手段（３７〜４１）と、前記ロータ角度推定手段によって推定されるロータ回転角度に基づいて、前記ロータの速度を演算する速度演算手段（４１）と、所与の速度指令値に応じた第１指令値と、前記速度演算手段によって演算されるロータ速度演算値に応じた第１比較値との偏差に基づいて、ｑ軸電流指令値を演算するｑ軸電流指令値演算手段（２３，２４）と、前記ｑ軸電流指令値に応じた第２指令値と、前記ｑ軸電流検出値に応じた第２比較値との偏差に基づいて、ｑ軸電圧指令値を演算するｑ軸電圧指令値演算手段（２７，２８）と、所与のｄ軸電流指令値に応じた第３指令値と前記ｄ軸電流検出値に応じた第３比較値との偏差に基づいてｄ軸電圧指令値を演算するｄ軸電圧指令値演算手段（２９，３０，３１）と、前記ｑ軸電圧指令値および前記ｄ軸電圧指令値に基づいて、前記ブラシレスモータの駆動電圧を制御する手段（３２，３３）と、前記ブラシレスモータの起動時において、前記第１指令値を、前記ｑ軸電流指令値演算手段を介することなく、前記第２指令値として、前記ｑ軸電圧指令値演算手段に与える起動制御手段（２２，２６，４３）とを含む、モータ制御装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。

この発明では、ブラシレスモータの起動時において、第１指令値が、ｑ軸電流指令値演算手段を介することなく、第２指令値として、ｑ軸電圧指令値演算手段に与えられる。これにより、起動時においては、ｑ軸電圧指令値演算手段による比例積分演算等の演算処理を省略できるので、起動時間を短縮化することができる。
請求項２記載の発明は、前記第１指令値は、予め設定されたロータ速度最大値に対する前記速度指令値の比率であり、前記第１比較値は、前記ロータ速度最大値に対する前記ロータ速度演算値の比率であり、前記第２指令値は、予め設定されたｑ軸電流最大値に対する前記ｑ軸電流指令値の比率であり、前記第２比較値は、前記ｑ軸電流最大値に対する前記ｑ軸電流検出値の比率である、請求項１に記載のモータ制御装置である。

この構成では、ブラシレスモータの起動時において、ロータ速度最大値に対する速度指令値の比率（第１指令値）が、ｑ軸電流最大値に対するｑ軸電流指令値の比率（第２指令値）として、ｑ軸電圧指令値演算手段に与えられる。このため、起動時に、ロータ速度最大値に対する速度指令値の比率（第１指令値）が、ｑ軸電流指令値演算手段を介することなく、ｑ軸電圧指令値演算手段に与えられたとしても、速度指令値に対応したｑ軸電圧指令値が得られるようになる。

なお、前記第３指令値は、例えばｄ軸電流指令値であり、前記第３比較値は、例えばｄ軸電流検出値である。前記第３指令値は、予め設定されたｄ軸電流最大値に対するｄ軸電流指令値の比率であってもよい。この場合には、前記第３比較値としては、ｄ軸電流最大値に対するｄ軸電流検出値の比率が用いられる。

図１は、本発明の一実施形態に係るセンサレス制御によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 図２は、従来のセンサレス制御によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。

以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るセンサレス制御によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。この実施形態では、電動トランスミッションポンプに用いられるブラシレスモータを制御するためのモータ制御装置について説明する。
モータ制御装置１０は、ブラシレスモータ１（以下、「モータ１」という）を駆動する。モータ１は、界磁としてのロータ（図示せず）と、ロータに対向するステータ（図示せず）に配置されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のステータ巻線（図示せず）とを備えている。モータ制御装置１０には、装置外部からシリアル信号などによってロータの回転速度の指令値（速度指令値ω^＊）が入力される。モータ制御装置１０は、ロータが速度指令値ω^＊に応じた速度で回転するように、モータ１を駆動する。

モータ制御装置１０は、マイクロコンピュータ１１と、マイクロコンピュータ１１によって制御され、モータ１に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）１２と、モータ１に流れるＵ相電流およびＶ相電流を検出するための電流センサ１３，１４とを備えている。
マイクロコンピュータ１１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭなど）を備えており、所定のプログラムを実行することにより、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、速度比率指令値演算部２１と、第１スイッチ２２と、速度比率偏差演算部２３と、速度制御部２４と、電流比率指令値演算部２５と、第２スイッチ２６と、電流比率偏差演算部２７と、ｑ軸電流制御部２８と、ｄ軸電流指令値設定部２９と、ｄ軸電流偏差演算部３０と、ｄ軸電流制御部３１と、座標変換部３２と、ＰＷＭ制御部３３と、電流検出部３４と、座標変換部３５と、電流比率演算部３６と、ｄ軸電流指令値設定部３７と、ｄ軸電流偏差演算部３８と、ロータ角度制御部（位相制御部）３９と、ロータ角度演算部４０と、速度演算部４１と、速度比率演算部４２と、起動制御部４３とを含んでいる。

電流検出部３４は、所定の演算周期Ｔｓ毎に、電流センサ１３，１４の出力信号に基づいて、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の相電流を求める。座標変換部３５は、ロータ角度演算部４０によって演算されるロータの回転角度（以下、「ロータ角度θ」という）を用いて、電流検出部３４によって求められた３相の相電流を、二相回転座標系における２相の電流（ｄ軸電流検出値Ｉ_ｄおよびｑ軸電流検出値Ｉ_ｑ）に変換する。電流比率演算部３６は、予め設定されたｑ軸電流の最大値（以下、「ｑ軸電流最大値Ｉ_ｑｍａｘ」という）に対するｑ軸電流検出値Ｉ_ｑの比率（（Ｉ_ｑ／Ｉ_ｑｍａｘ）×１００）を、ｑ軸電流比率Ｒ_Ｉｑ[％]（第２比較値）として求める。

速度比率指令値演算部２１は、予め設定されたロータの回転速度の最大値（以下、「速度最大値ω_ｍａｘ」という）に対する速度指令値ω^＊の比率（（ω^＊／ω_ｍａｘ）×１００）を、速度比率指令値Ｒ_ω ^＊[％]（第１指令値）として演算する。速度比率偏差演算部２３は、速度比率指令値Ｒ_ω ^＊と速度比率演算部４２によって演算される速度比率Ｒ_ω（第１比較値）との偏差（Ｒ_ω ^＊−Ｒ_ω）を演算する。速度制御部２４は、速度比率偏差演算部２３によって演算された偏差（Ｒ_ω ^＊−Ｒ_ω）に対して比例積分演算（ＰＩ演算）を行なうことにより、モータ１に供給すべきｑ軸電流（以下、「ｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊」という）を演算する。速度比率偏差演算部２３と速度制御部２４とによって、ｑ軸電流指令値演算手段が構成されている。

電流比率指令値演算部２５は、ｑ軸電流最大値Ｉ_ｑｍａｘに対するｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊の比率（（Ｉ_ｑ ^＊／Ｉ_ｑｍａｘ）×１００）をｑ軸電流比率指令値Ｒ_Ｉｑ ^＊[％] （第２指令値）として求める。
第１スイッチ２２および第２スイッチ２６は、起動制御部４３によって切換えられる。起動時以外の定常時には、第１スイッチ２２および第２スイッチ２６は、図１に実線で示すように接点ａを選択するように切換えられる。したがって、定常時には、第１スイッチ２２は、速度比率指令値Ｒ_ω ^＊を速度比率偏差演算部２３に入力させ、第２スイッチ２６は、電流比率指令値演算部２５によって演算されたｑ軸電流比率指令値Ｒ_Ｉｑ ^＊を選択して、電流比率偏差演算部２７に入力させる。

一方、起動時には、第１スイッチ２２および第２スイッチ２６は、図１に破線で示すように接点ｂを選択するように切換えられる。したがって、起動時には、第１スイッチ２２は、速度比率指令値Ｒ_ω ^＊を第２スイッチ２６に入力させ、第２スイッチ２６は、第１スイッチ２２から入力する速度比率指令値Ｒ^＊を、ｑ軸電流比率指令値Ｒ_Ｉｑ ^＊として電流比率偏差演算部２７に入力させる。

電流比率偏差演算部２７は、ｑ軸電流比率指令値Ｒ_Ｉｑ ^＊と電流比率演算部３６によって演算されるｑ軸電流比率Ｒ_Ｉｑとの偏差（Ｒ_Ｉｑ ^＊−Ｒ_Ｉｑ）を演算する。ｑ軸電流制御部２８は、電流比率偏差演算部２７によって得られた偏差（Ｒ_Ｉｑ ^＊−Ｒ_Ｉｑ）に対して比例積分演算（ＰＩ演算）を行なうことにより、モータ１に供給すべきｑ軸電圧（以下、「ｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊」という）を演算する。電流比率偏差演算部２７とｑ軸電流制御部２８とによって、ｑ軸電圧指令値演算手段が構成されている。

ｄ軸電流指令値設定部２９は、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊（第３指令値）を設定する。ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊は、たとえば零に設定される。ｄ軸電流偏差演算部３０は、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊と座標変換部３５によって得られるｄ軸電流検出値Ｉ_ｄ（第３比較値）との偏差（Ｉ_ｄ ^＊−Ｉ_ｄ）を演算する。ｄ軸電流制御部３１は、ｄ軸電流偏差演算部３０によって得られた偏差（Ｉ_ｄ ^＊−Ｉ_ｄ）に対して比例積分演算（ＰＩ演算）を行なうことにより、モータ１に供給すべきｄ軸電圧（以下、「ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊」という）を演算する。ｄ軸電流指令値設定部２９、ｄ軸電流偏差演算部３０およびｄ軸電流制御部３１によって、ｄ軸電圧指令値演算手段が構成されている。

座標変換部３２は、ロータ角度演算部４０によって演算されるロータ角度θを用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊を、三相固定座標系におけるＵ相、Ｖ相およびＷ相の電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊に変換する。
ＰＷＭ制御部３３は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊それぞれに対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、駆動回路１２に供給する。

駆動回路１２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がＰＷＭ制御部３３から与えられるＰＷＭ制御信号によって制御されることにより、三相電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊に相当する電圧がモータ１の各相のステータ巻線に印加されることになる。
座標変換部３２，３５において前記座標変換を行うためには、ロータの回転角（ロータ角度θ）が必要となる。そこで、マイクロコンピュータ１１は、ロータ角度θを回転角センサを用いることなく推定するロータ角度推定手段を備えている。ロータ角度推定手段は、ｄ軸電流指令値設定部３７、ｄ軸電流偏差演算部３８、ロータ角度制御部３９、ロータ角度演算部４０および速度演算部４１から構成される。

ｄ軸電流指令値設定部３７は、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊を設定する。ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊は、たとえば零に設定される。ｄ軸電流偏差演算部３８は、所定の演算周期Ｔｓ毎にｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊と座標変換部３５によって得られるｄ軸電流検出値Ｉ_ｄとの偏差（Ｉ_ｄ ^＊−Ｉ_ｄ）を演算する。ロータ角度制御部３９は、ｄ軸電流偏差演算部３８によって演算される偏差（Ｉ_ｄ ^＊−Ｉ_ｄ）に対して比例積分演算（ＰＩ演算）を行なうことにより、補正角度Δθを演算する。具体的には、ロータ角度制御部３９は、例えば次式（１）に基づいて、補正角度Δθを演算する。なお、ロータ角度制御部３９は、前記偏差（Ｉ_ｄ ^＊−Ｉ_ｄ）に対して、比例積分微分演算または比例演算を行なうことにより、補正角度Δθを演算するものであってもよい。

Δθ＝Ｋ_Ｐ×Ａ＋Ｋ_Ｉ×Ｂ …(1)
Ａ ：ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊とｄ軸電流Ｉ_ｄとの偏差（Ｉ_ｄ ^＊−Ｉ_ｄ）
Ｋ_Ｐ：比例ゲイン
Ｂ ：Ａの累積値
Ｋ_Ｉ：積分ゲイン
ロータ角度演算部４０は、所定の演算周期Ｔｓ毎に、ロータ角度θを演算する。ロータ角度演算部４０は、前回の演算周期においてロータ角度演算部４０によって演算されたロータ回転角θ_ｋ−１と、前回の演算周期において速度演算部４１によって演算されたロータの回転速度ω_ｋ−１と、今回の演算周期においてロータ角度制御部３９によって演算された補正角度Δθ_ｋと、演算周期Ｔｓとに基づいて、今回の演算周期でのロータ角度θ_ｋを演算する。具体的には、ロータ角度演算部４０は、例えば次式(2)に基づいて、ロータ角度θ_ｋを演算する。

θ_ｋ＝θ_ｋ−１＋ω_ｋ−１・Ｔｓ＋Δθ_ｋ …(2)
このように、ロータ角度演算部４０は、補正角度Δθ_ｋを用いてロータ角度θ_ｋを求めているので、ロータ角度θをロータの実際の回転角度に収束させることができる。
速度演算部４１は、前回の演算周期においてロータ角度演算部４０によって演算されたロータ角度θ_ｋ−１と、今回の演算周期においてロータ角度演算部４０によって演算されたロータ角度θ_ｋと、演算周期Ｔｓとに基づいて、今回の演算周期でのロータの回転速度ω_ｋを演算する。具体的には、速度演算部４１は、例えば次式(3)に基づいて、ロータの回転速度ω_ｋを演算する。

ω_ｋ＝（θ_ｋ−θ_ｋ−１）／Ｔｓ …(3)
速度比率演算部４２は、速度演算部４１によって演算されたロータの回転速度ωの、速度最大値ω_ｍａｘに対する比率（（ω／ω_ｍａｘ）×１００）を、速度比率Ｒ_ω[％]として演算する。
起動制御部４３は、起動時には、第１スイッチ２２および第２スイッチ２６を、図１の破線で示すように、それらが接点ｂを選択するように制御する。そして、一定時間が経過すると、起動制御部４３は、第１スイッチ２２および第２スイッチ２６を、図１の実線で示すように、それらが接点ａを選択するように切り替える。つまり、定常時においては、図１に実線で示すように、起動制御部４３によって、第１スイッチ２２および第２スイッチ２６は、それぞれ接点ａを選択するように制御される。

定常時のモータ制御装置１０の動作について説明する。速度比率指令値演算部２１によって演算された速度比率指令値Ｒ_ω ^＊は、第１スイッチ２２を介して速度比率偏差演算部２３に入力する。速度比率偏差演算部２３では、速度比率指令値Ｒ_ω ^＊と、速度比率演算部４２によって演算された速度比率Ｒ_ωとの偏差（Ｒ_ω ^＊−Ｒ_ω）が演算される。速度制御部２４では、前記偏差（Ｒ_ω ^＊−Ｒ_ω）に基づいてｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊が演算される。電流比率指令値演算部２５では、ｑ軸電流最大値Ｉ_ｑｍａｘに対するｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊の比率が、電流比率指令値Ｒ_Ｉｑ ^＊として求められる。この電流比率指令値Ｒ_Ｉｑ ^＊は、第２スイッチ２６を介して、電流比率偏差演算部２７に入力する。

電流比率偏差演算部２７では、ｑ軸電流比率指令値Ｒ_Ｉｑ ^＊と電流比率演算部３６によって得られるｑ軸電流比率Ｒ_Ｉｑとの偏差（Ｒ_Ｉｑ ^＊−Ｒ_Ｉｑ）が演算される。ｑ軸電流制御部２８では、前記偏差（Ｒ_Ｉｑ ^＊−Ｒ_Ｉｑ）に基づいて、ｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊が演算される。
一方、ｄ軸電流偏差演算部３０では、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊と座標変換部３５によって得られるｄ軸電流Ｉ_ｄとの偏差（Ｉ_ｄ ^＊−Ｉ_ｄ）が演算される。ｄ軸電流制御部３１では、前記偏差（Ｉ_ｄ ^＊−Ｉ_ｄ）に基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊が演算される。座標変換部３２では、ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊が、三相固定座標系におけるＵ相、Ｖ相およびＷ相の電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊に変換される。ＰＷＭ制御部３３では、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊それぞれに対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号が生成される。これらのＰＷＭ制御信号によって駆動回路１２が制御される。このようにして、ロータの回転速度が速度指令値ω^＊に等しくなるように、モータ１が駆動される。

起動時のモータ制御装置１０の動作について説明する。
起動時においては、図１に破線で示すように、起動制御部４３によって、第１スイッチ２２および第２スイッチ２６は、それぞれ接点ｂを選択するように制御される。したがって、速度比率指令値演算部２１によって演算された速度比率指令値Ｒ_ω ^＊は、第１スイッチ２２および第２スイッチ２６を介して電流比率偏差演算部２７に、ｑ軸電流比率指令値Ｒ_Ｉｑ ^＊として入力される。つまり、速度比率指令値演算部２１によって演算される速度比率指令値Ｒ_ω ^＊が、速度比率偏差演算部２３、速度制御部２４および電流比率指令値演算部２５を介することなく、ｑ軸電流比率指令値Ｒ_Ｉｑ ^＊として、電流比率偏差演算部２７に与えられる。

このように、起動時においては、速度制御部２４による比例積分演算等の演算処理を省略できるので、起動時間を短縮化することができる。また、起動時に速度制御部２４を介することなく、速度比率指令値Ｒ_ω ^＊を電流比率偏差演算部２７に与えたとしても、速度比率指令値Ｒ_ω ^＊は速度最大値ω_ｍａｘに対する速度指令値ω^＊の比率であるため、ｑ軸電流制御部２８において速度指令値ω^＊に対応したｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊が演算されるようになる。また、起動時のモータトルクを最大トルクに設定する場合に比べて起動時の駆動電流を低減させることができる。

また、起動時においては不正確な速度演算値ω（速度比率Ｒω）を用いたＰＩ制御を行なうことなく、正確な電流検出値を用いたＰＩ制御のみが行なわれるので、起動時に安定性の高い制御が可能となる。
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、速度演算部４１は、所定の演算周期Ｔｓ毎に、前記式(3)を用いてロータの速度ωを演算しているが、ロータが所定角度α（たとえばα＝３６０°）回転する毎に、ロータが前記所定角度回転するのに要した時間Ｔ_αを求めて、ω＝α／Ｔ_αにより、ロータの回転速度ωを演算するようにしてもよい。

また、前述の実施形態では、ｄ軸電流偏差演算部３０は、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊と座標変換部３５によって得られるｄ軸電流検出値Ｉ_ｄとの偏差（Ｉ_ｄ ^＊−Ｉ_ｄ）を演算しているが、予め設定されたｄ軸電流最大値に対するｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊の比率と、ｄ軸電流最大値に対するｄ軸電流検出値Ｉ_ｄの比率との偏差を演算するようにしてもよい。
また、前述の実施形態では、起動制御部４３は、起動時に第１スイッチ２２および第２スイッチ２６をそれらが接点ｂを選択するように制御し、その後、一定時間が経過すると、第１スイッチ２２および第２スイッチ２６を、それらが接点ａを選択するように切り替えている。しかし、起動制御部４３は、起動時に第１スイッチ２２および第２スイッチ２６をそれらが接点ｂを選択するように制御し、その後、速度演算部４１によって演算されるロータの回転速度ωが所定値（例えば２００ｒｐｍ）以上になったときに、第１スイッチ２２および第２スイッチ２６を、それらが接点ａを選択するように切り替えるようにしてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１…ブラシレスモータ、１０…モータ制御装置、２１…速度比率指令値演算部、２２…第１スイッチ、２３…速度比率偏差演算部、２４…速度制御部、２５…電流比率指令値演算部、２６…第２スイッチ、２７…電流比率偏差演算部、２８…ｑ軸電流制御部、２９，３７…ｄ軸電流指令値設定部、３０…ｄ軸電流偏差演算部、３１…ｄ軸電流制御部、３２，３５…座標変換部、３３…ＰＷＭ制御部、３４…電流検出部、３６…電流比率演算部、３８…ｄ軸電流偏差演算部、３９…ロータ角度制御部、４０…ロータ角度演算部、４１…速度演算部、４２…速度比率演算部、４３…起動制御部

Claims (2)

1. ステータとロータを有するブラシレスモータに対してセンサレス制御を行なうモータ制御装置であって、
   前記ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段によって検出される電流検出値を、ｄ軸電流検出値およびｑ軸電流検出値に変換する変換手段と、
   前記ｄ軸電流検出値に基づいて、前記ロータの回転角度を推定する角度推定手段と、
   前記ロータ角度推定手段によって推定されるロータ回転角度に基づいて、前記ロータの速度を演算する速度演算手段と、
   所与の速度指令値に応じた第１指令値と、前記速度演算手段によって演算されるロータ速度演算値に応じた第１比較値との偏差に基づいて、ｑ軸電流指令値を演算するｑ軸電流指令値演算手段と、
   前記ｑ軸電流指令値に応じた第２指令値と、前記ｑ軸電流検出値に応じた第２比較値との偏差に基づいて、ｑ軸電圧指令値を演算するｑ軸電圧指令値演算手段と、
   所与のｄ軸電流指令値に応じた第３指令値と前記ｄ軸電流検出値に応じた第３比較値との偏差に基づいてｄ軸電圧指令値を演算するｄ軸電圧指令値演算手段と、
   前記ｑ軸電圧指令値および前記ｄ軸電圧指令値に基づいて、前記ブラシレスモータの駆動電圧を制御する手段と、
   前記ブラシレスモータの起動時において、前記第１指令値を、前記第２指令値として、前記ｑ軸電圧指令値演算手段に与える起動制御手段とを含む、モータ制御装置。
2. 前記第１指令値は、予め設定されたロータ速度最大値に対する前記速度指令値の比率であり、
   前記第１比較値は、前記ロータ速度最大値に対する前記ロータ速度演算値の比率であり、
   前記第２指令値は、予め設定されたｑ軸電流最大値に対する前記ｑ軸電流指令値の比率であり、
   前記第２比較値は、前記ｑ軸電流最大値に対する前記ｑ軸電流検出値の比率である、請求項１に記載のモータ制御装置。

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