JP2014131470A - Ｓｒｍ制御方法及びこのような方法を用いる装置 - Google Patents

Abstract

【課題】角度及び電流を同時に制御することで、低速でトルクリップルを低減し、高速でトルクを一定に制御し、指令速度に対して迅速に応答することができるとともに、ＳＲＭの速度及びトルクをより精密に制御することができるＳＲＭ制御方法及びこのような方法を用いる装置を提供する。
【解決手段】本発明のＳＲＭの駆動制御装置は、ＳＲＭの負荷変動を検知する負荷検知部と、前記ＳＲＭの負荷変動に応じて前記ＳＲＭのドエル角（ｄｗｅｌｌ ａｎｇｌｅ）及びＰＷＭデューティ比（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）の両方を制御する制御部８４０と、を含むものである。
【選択図】図８

Description

本発明は、ＳＲＭ制御方法及びこのような方法を用いる装置に関する。

スイッチドリラクタンスモータは、約１５０年を超える古いモータ設計形態の一つである。このような伝統的な形態のリラクタンスモータが電力用半導体の開発とともに可変ドライブの条件を満たすためにスイッチドリラクタンスモータとして知られるようになった。

「Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ」という名称は、Ｓ．Ａ．Ｎａｓａｒによって名づけられ、この名称は、ＳＲＭの二つの主な特徴を説明している。第一に「Ｓｗｉｔｃｈｅｄ」とは、モータが常に連続してスイッチングモードで動作しなければならないということを意味し、これは新しい形態の電力用半導体の開発及び発達に伴いこれを適用した以降に用いられた用語である。第二に「Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ」とは、回転子と固定子がリラクタンス磁気回路（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）を可変させることで動作する二重突極型構造を意味する。

Ｎａｓｒａ、Ｆｒｅｎｃｈ、Ｋｏｃｈ、Ｌａｗｒｅｎｓｏｎなどの学者らは、１９６０年代の構造的に類似したＳｔｅｐｐｉｎｇ Ｍｏｔｏｒと異なり、電力用半導体を用いた連続モード制御を考案するようになった。その当時、唯一電力用サイリスタ半導体が相対的に高い電圧及び電流を制御する性能を有したため、これをスイッチドリラクタンスモータを制御するために適用した。現代には、電力用トランジスタ、ＧＴＯ、ＩＧＢＴ及び電力用ＭＯＳＦＥＴなどが開発されてＳＲＭ制御のための定格電力の範囲内で多様に利用することができるようになった。

ＳＲＭは、構造面において非常に簡単である。ＳＲＭは、永久磁石やブラシ、そして整流子を含まない。このＳＲＭにおいて、固定子は突極を含み、鋼鉄が積層された構造を有しており、直列に連結されたコイルが巻かれた巻線がそれぞれの相（ｐｈａｓｅ）に独立して連結され、固定子極を包む。回転子は巻線を有せず、鋼鉄の積層構造となっており、固定子と同様に突極型構造となっている。従って、固定子と回転子の両方が突極型構造を有するため、二重突極型（ｄｏｕｂｌｅ ｓａｌｉｅｎｔ）構造と認められる。このようなシンプルな構造は、信頼性を向上し、生産コストを低減するため、可変速ドライブの代案としてその可能性が大きいと認められる。

特許文献１には、スイッチドリラクタンスモータの回転子の位置検出方法に関する。具体的には、ＳＲＭの回転子の位置をエンコーダのような付加の位置センサを付着することなく測定する方式について開示している。

韓国公開特許第２００２−０００３７８１号公報

本発明の一つの目的は、負荷変動に応じてＳＲＭの駆動を制御する方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、負荷変動に応じてＳＲＭの駆動を制御する駆動制御装置を提供することにある。

本発明の実施例によるＳＲＭ（ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ ｍｏｔｏｒ）の駆動制御装置は、前記ＳＲＭの負荷変動を検知する負荷検知部と、前記ＳＲＭの負荷変動に応じて前記ＳＲＭのドエル角（ｄｗｅｌｌ ａｎｇｌｅ）及びＰＷＭデューティ比（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）の両方を制御する制御部と、を含むものである。

前記ＳＲＭの負荷変動は、前記ＳＲＭのｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）変化であることができる。

前記制御部は、前記ＳＲＭのｒｐｍを増加させる場合に前記ＳＲＭのドエル角及びＰＷＭデューティ比を所定の割合で増加させるように具現されることができる。

前記制御部は、前記ＳＲＭのｒｐｍを減少させる場合に前記ＳＲＭのドエル角及びＰＷＭデューティ比を所定の割合で減少させるように具現されることができる。

前記負荷検知部は、前記ＳＲＭのｒｐｍ変動が特定の臨界値を超えるか否かを判断するように具現され、前記制御部は、前記ｒｐｍ変動が前記特定の臨界値を超える場合に前記ｒｐｍの変動に応じて前記ＳＲＭのドエル角及びＰＷＭデューティ比の両方を所定の割合で増加又は減少させるように具現されることができる。

また、本発明の実施例によるＳＲＭ（ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ ｍｏｔｏｒ）の駆動制御方法は、前記ＳＲＭの負荷変動を検知する段階と、前記ＳＲＭの負荷変動に応じて前記ＳＲＭのドエル角（ｄｗｅｌｌ ａｎｇｌｅ）及びＰＷＭデューティ比（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）の両方を制御する段階と、を含むものである。

前記ＳＲＭの負荷変動を検知する段階は、前記ＳＲＭのｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）変化を検知する段階を含むことができる。

前記負荷変動に応じて前記ＳＲＭのドエル角及びＰＷＭデューティ比の両方を制御する段階は、前記ＳＲＭのｒｐｍを増加させる場合に前記ＳＲＭのドエル角及びＰＷＭデューティ比を所定の割合で増加させる段階を含むことができる。

前記負荷変動に応じて前記ＳＲＭのドエル角及びＰＷＭデューティ比の両方を制御する段階は、前記ＳＲＭのｒｐｍを減少させる場合に前記ＳＲＭのドエル角及びＰＷＭデューティ比を所定の割合で減少させる段階を含むことができる。

前記負荷変動に応じて前記ＳＲＭのドエル角（ｄｗｅｌｌ ａｎｇｌｅ）及びＰＷＭデューティ比（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）の両方を制御する段階は、前記ＳＲＭのｒｐｍ変動が特定の臨界値を超えるか否かを判断する段階と、前記ｒｐｍ変動が前記特定の臨界値を超える場合に前記ｒｐｍの変動に応じて前記ＳＲＭのドエル角及びＰＷＭデューティ比の両方を所定の割合で増加又は減少させる段階と、を含むことができる。

本発明の実施例によるＳＲＭ制御方法及びこのような方法を用いる装置によると、ＳＲＭの負荷変動を検知し、ＳＲＭの負荷変動に応じてＳＲＭのドエル角（ｄｗｅｌｌ ａｎｇｌｅ）及びＰＷＭデューティ比（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）の両方を制御することができる。従って、角度及び電流を同時に制御することで、低速でトルクリップルを低減し、高速でトルクを一定に制御し、指令速度に対して迅速に応答することができる。また、ＳＲＭの速度及びトルクをより精密に制御することができる。

本発明の実施例によるＳＲＭの構造を示す概念図である。 本発明の実施例によるＳＲＭにおいて回転子の位置によるインダクタンス及びトルクを示す概念図である。 本発明の実施例によるＳＲＭにおいて回転子の位置によるインダクタンス及びトルクを示す概念図である。 本発明の実施例によるＳＲＭにおいて回転子の位置によるインダクタンス及びトルクを示す概念図である。 本発明の実施例によるＳＲＭにおいて負荷変動を制御する方法を示す概念図である。 本発明の実施例によるＳＲＭ制御方法を示す概念図である。 本発明の実施例によるＳＲＭ制御方法を示す概念図である。 本発明の実施例によるＳＲＭ制御方法を示す概念図である。 本発明の実施例によるＳＲＭ制御方法を示す概念図である。 本発明の実施例によるＳＲＭ制御方法を示す概念図である。 本発明の実施例によるＳＲＭ制御方法を示す概念図である。 本発明の実施例によるＳＲＭ制御方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例によるＳＲＭ制御装置を示すフローチャートである。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例によるＳＲＭの構造を示す概念図である。

図１では、固定子（ｓｔａｔｏｒ）１００と回転子（ｒｏｔｏｒ）１２０の極数が８／６であり、二重突極構造を有するＳＲＭを開示する。固定子１００と回転子１２０の材料としては、透磁率の高い鉄を用いることができ、成層によって積層が可能な構造を有することができる。巻線は固定子に巻かれている。

スイッチドリラクタンスモータの駆動特性について簡単に説明すると、ＳＲＭの固定子極が励磁された時にそれに対応する回転子１２０は、磁気回路のリラクタンスが最小になるように励磁された固定子１００に誘導される。そのため、回転子１２０が対応する固定子１００に近付いた時に連続して次の固定子１００の巻線を励磁することで所定のトルクを得ることができる。

即ち、固定子１００の相に電流が流れると、回転子１２０を最大のインダクタンス値を有する位置になるまで、インダクタンスが増加する方向に回転させようとするトルクが発生する。万が一、鉄心に磁化成分が残っていなかった場合には、電流の方向はトルクの極性と無関係になり、トルクは常に回転子が自分に最も近い整列位置に移動しようとする方向に発生する。

インダクタンスの一周期の間に電流が継続して流れる時に回転子の位置によって発生するトルクの極性については、図２に関する説明で詳述する。

本発明の実施例によると、ＳＲＭで負荷変動（例えば、ＲＰＭの変動）が検知される場合、ドエル角（Ｄｗｅｌｌ ａｎｇｌｅ）及びＰＷＭデューティ比（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）を所定の割合でともに制御してＳＲＭの負荷変動に迅速に応答する方法について開示する。

（１）ドエル角とは、ＳＲＭで固定子電流がスイッチオン（ｏｎ）となるところの回転子の位置をターンオン角（ｔｕｒｎ ｏｎ ａｎｇｌｅ）とし、固定子電流がスイッチオフ（ｏｆｆ）となるところの回転子の位置をターンオフ角（ｔｕｒｎ ｏｆｆ ａｎｇｌｅ）とした時に、ターンオフ角とターンオン角との差を言う。即ち、ドエル角は、インバータのスイッチがターンオンしている区間になることができる。このようなドエル角を変化させることでＳＲＭの負荷変動に応答することができる。

（２）ＰＷＭとは、パルスの幅を利用して全体の平均電圧を制御する方法である。パルスはハイ（Ｈｉｇｈ）信号とロー（Ｌｏｗ）信号が所定のタイミングに交差する波形になることができ、このようなハイ信号とロー信号との長さの割合をデューティ比（ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）と言う。デューティ比（ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏｎ）が高い場合には、ハイ信号が長くなるため平均電圧が上昇することができる。例えば、ＰＷＭデューティ比が５％であるということは、周期が１００秒である場合にハイ信号の長さが５秒であり、ロー信号の長さが９５秒であることを意味する。

以下、本発明の実施例では、このようなドエル角とＰＷＭデューティ比に基づきＳＲＭの負荷変動に応答する方式について開示する。

図２Ａから図２Ｃは、本発明の実施例によるＳＲＭにおいて回転子の位置によるインダクタンス及びトルクを示す概念図である。

図２Ａは、ＳＲＭにおける回転子の位置を示すものである。

βｓとβｒは、固定子と回転子の極弧（ｐｏｌｅ−ａｒｃ）である。一つの相のインダクタンス曲線の周期は、隣合う二つの回転子極の間の角度、回転子極のピッチ（τ）と同様であり、これがインダクタンスプロフィールの周期になる。

８／６モータの場合、各相のインダクタンス曲線は１５度ずつ位相差を有して変化する。そのため、モータを継続して回転させるためには各相を順次にスイッチングして各相のインダクタンスが増加する区間にのみ電流を流して所定の方向にトルクが発生するようにする必要がある。

図２Ｃを参照すると、トルクが電流の二乗に比例することで相電流の方向と無関係にトルクを発生させることができ、トルクは、インダクタンスの変化率に応じて正トルク（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｏｒｑｕｅ）又は負トルク（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｏｒｑｕｅ）が発生することができる。

図２Ｂから分かるように、インダクタンスが増加又は減少するか所定の区間が存在する。万が一、相巻線に所定の励磁電流を流すと、インダクタンスが増加する区間では正トルクが発生し、インダクタンスが減少する区間ではそれと同一の大きさの負トルクが発生する。

従って、ＳＲＭに所定の励磁電流を加えると、正トルクと負トルクは互いに相殺してモータのトルクが０になるため、回転トルクを得ることができない。そのため、負トルクの発生を防止し、効果的な回転トルクを得るためには、必ず回転子の位置角を検出して位置角に応じたスイッチング励磁を行うことが必要である。即ち、ＳＲＭの各相にスイッチング励磁電流を流すことで理想的なトルクを発生させる必要がある。

図３は、本発明の実施例によるＳＲＭにおいて負荷変動を制御する方法を示す概念図である。

図３では、回転子の位置角によるインダクタンスプロフィール及び固定子相のスイッチングによる励磁電流の波形が図示されている。

本発明の実施例によると、ＳＲＭで負荷変動を制御する方法として、ドエル角とＰＷＭデューティ（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｄｕｔｙ）をともに変更する方法を用いて励磁電流波形を変化させることができる。

例えば、ドエル角とＰＷＭデューティ比は、所定の割合で変化することができる。

例えば、ＰＷＭデューティ比が１０〜１００％の間で変化し、ドエル角が６０〜１５度である場合を仮定すると、ＰＷＭデューティ比の変化幅は９０％となり、ドエル角の変化幅は４５度となることができる。このような場合、ＰＷＭデューティ比が１％変化する時にドエル角を０．５度変化させてＳＲＭの負荷を制御することができる。

ドエル角とＰＷＭデューティ比が変わる場合、ＳＲＭでは以下のような変化が生じえる。

（１）ドエル角
（θ_DW）は、固定子電流がスイッチオンとなるところの回転子の位置をターンオン角とし、回転子電流がスイッチオフとなるところの回転子の位置をターンオフ角としたときに、ターンオフ角とターンオン角との差を言うことができる。進み角（θ_AD）は、巻線に電源を印加して励磁（ｍａｇｎｅｔｉｚｉｎｇ）を行う区間である。進み角が変化する場合、ターンオン時点が繰り上げられて電流上昇時間が変わる。

ドエル角と進み角を変化させてＳＲＭのｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）を調節することができる。例えば、進み角を調節してターンオン時点を繰り上げて十分な電流上昇時間をはかり、ドエル角を調節してトルク発生領域を最大限に利用するが、負トルクが発生する区間に至る前に電流の大きさを最小化して負トルクの発生を抑制することができる。即ち、ドエル角が調節される場合、トルク発生領域を最大限に利用するが、負トルクが発生する区間に至る前に電流の大きさが最小化することができる。

また、ＳＲＭのトルク特性は電流の方向と無関係であり、インダクタンスの勾配の符号と同一の符号を有するため、電流のみを制御してＳＲＭを逆方向に回転させることは不可能であり、正回転及び逆回転を行うためには角度制御により所望の回転方向のトルクを発生させる区間に電流を流すことが必要である。その他にも急制動をしようとする時にも角度制御を利用することができる。

即ち、ドエル角が変化する場合、ＳＲＭでトルクが発生する区間が変わり、ＳＲＭの負荷変動を制御することができる。

（２）ＰＷＭデューティ比を変化させる場合、ＳＲＭに流れる電流を制御してＳＲＭの負荷変動を調節することができる。ＰＷＭデューティ比を変化させてＳＲＭの負荷変動を制御する方法は、主に低速及び中速で駆動されるＳＲＭを制御するために用いられることができる。

低速又は中速で駆動されるＳＲＭは、逆起電力とモータのインダクタンスの増加速度が遅く、印加電圧による電流の上昇率が大きいため、高速で駆動されるＳＲＭのピーク電流より大きくなり得る。この電流をスイッチング素子の電流より小さく制限するために、チョッピングによりスイッチング素子をターンオン、ターンオフさせてＳＲＭを所望の速度に制御することができる。

即ち、上述した二つのＳＲＭ負荷制御要素であるドエル角とＰＷＭデューティ比がともに変化する場合、ＳＲＭの負荷変動をより効果的に制御することができる。角度と電流を同時に制御することで低速でトルクリップルを低減し、高速でトルクを一定に制御し、指令速度に対して迅速に応答することができる。また、ＳＲＭの速度及びトルクをより精密に制御することができる。

また、本発明の実施例によると、二つの制御要素を全て制御して負荷変動を制御する方法は、一つの制御要素を用いてＳＲＭの動作を制御する方法と組み合わせて用いられることができる。

以下、本発明の実施例では、このような方法について開示する。

図４Ａから図４Ｂは、本発明の実施例によるＳＲＭ制御方法を示す概念図である。

図４Ａから図４Ｂでは、ＳＲＭの負荷を制御するにあたり、ドエル角のみを増加させてＳＲＭのｒｐｍを高めてから特定のｒｐｍを超えると、ドエル角とＰＷＭデューティ比の両方を制御してＳＲＭの動作を制御する方法について開示する。

図４Ａを参照すると、ＳＲＭのｒｐｍを５００から１０００に、１０００から１５００に増加させることができる。Ａ区間はＳＲＭのｒｐｍが５００である区間であり、Ｂ区間はＳＲＭのｒｐｍが１０００である区間であり、Ｃ区間はＳＲＭのｒｐｍが１５００である区間である。

例えば、１０００未満のｒｐｍでは、ドエル角のみをＳＲＭ制御変数として用いてｒｐｍを制御し、１０００以上のｒｐｍがでは、ドエル角とＰＷＭデューティ比の両方を用いてＳＲＭのｒｐｍを制御する。即ち、ＳＲＭの特定ｒｐｍに基づきＳＲＭの動作を制御する相違した方法を選択することができる。

図４Ｂは、動作区間による電流波形を示す概念図である。

（１）Ａ区間で相電流は電流波形ａを有することができる。ＳＲＭのｒｐｍが５００から１０００に増加する場合の電流波形ｂでは、ＳＲＭのｒｐｍが５００である場合の電流波形ａに比べて、ドエル角が増加して、有効トルク発生区間が増加することで、ＳＲＭのｒｐｍを増加させることができる。

（２）Ｃ区間で相電流は電流波形ｃを有することができる。ＳＲＭのｒｐｍが１０００から１５００に増加する場合には、相電流（ｐｈａｓｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）の値及びドエル角を調節して有効トルク発生区間を増加させることができる。即ち、ＳＲＭのセンシングされたｒｐｍが特定の値を超える場合には二つの制御変数を全て用いてＳＲＭの負荷変動を制御することができる。

図４Ａから図４Ｂでは、特定のｒｐｍを制御変数を変化させる条件で開示したが、特定のｒｐｍではない他の条件でＳＲＭの動作を制御するための制御変数が変わることもでき、このような実施例もまた本発明の権利範囲に含まれる。

また、図４Ａから図４Ｂでは、ＳＲＭのｒｐｍが増加する場合についてのみ例を挙げているが、ＳＲＭのｒｐｍが減少する場合にも前記のような実施例が適用されることができる。即ち、ｒｐｍが減少する時に二つの制御変数（ドエル角及びＰＷＭデューティ比）から一つの制御変数（ドエル角又はＰＷＭデューティ比）にＳＲＭの駆従を制御する制御変数の個数を減少させることができる。

前記のような実施例は一つの例示であり、ＰＷＭデューティ比によりＳＲＭの動作を制御してから特定の条件を満す場合にドエル角とＰＷＭデューティ比の両方を用いてＳＲＭの動作を制御することも可能である。

図５Ａから図５Ｂは、本発明の実施例によるＳＲＭ制御方法を示す概念図である。

図５Ａから図５Ｂでは、ＳＲＭの動作を制御するにあたり、ＰＷＭデューティ比のみを増加させてＳＲＭのｒｐｍを高めてから特定のｒｐｍを超えると、ＰＷＭデューティ比とドエル角の両方を制御してＳＲＭの動作を制御する方法について開示する。ＳＲＭのｒｐｍでなく他の制御変数を用いてＳＲＭの動作を制御することも可能である。

図５Ａを参照すると、ＳＲＭのｒｐｍを５００から１０００に、１０００から１５００に増加させることができる。Ａ区間はＳＲＭのｒｐｍが５００である区間であり、Ｂ区間はＳＲＭのｒｐｍが１０００である区間であり、Ｃ区間はＳＲＭのｒｐｍが１５００である区間である。

例えば、１０００未満のｒｐｍでは、ＰＷＭデューティ比のみをＳＲＭの制御変数として用いてＳＲＭのｒｐｍを制御し、１０００以上のｒｐｍでは、ドエル角とＰＷＭデューティ比の両方を用いてＳＲＭのｒｐｍを制御する。即ち、ＳＲＭの特定ｒｐｍに基づきＳＲＭの動作を制御する相違した方法を選択することができる。

図５Ｂは、動作区間による電流波形を示す概念図である。

（１）Ａ区間で相電流は電流波形ａを有することができる。ＳＲＭのｒｐｍが５００から１０００に増加する場合の電流波形ｂでは、ＳＲＭのｒｐｍが５００である場合の電流波形ａに比べて、相電流の値が増加して、有効トルク発生区間が増加することで、ＳＲＭのｒｐｍを増加させることができる。

（２）Ｃ区間で相電流は電流波形ｃを有することができる。ＳＲＭのｒｐｍが１０００から１５００に増加する場合、相電流の値及びドエル角を調節して有効トルク発生区間を増加させることができる。即ち、ＳＲＭのｒｐｍをセンシングして特定のＳＲＭのｒｐｍ値を超える場合には二つの制御変数を全て用いてＳＲＭの負荷変動を制御することができる。

図５Ａから図５ＢでもＳＲＭのｒｐｍでなく他の条件でＳＲＭの動作を制御するための制御変数が変わることもでき、このような実施例もまた本発明の権利範囲に含まれる。

図６Ａから図６Ｂは、本発明の実施例によるＳＲＭ制御方法を示す概念図である。

図６Ａから図６Ｂでは、図５の実施例において、ＰＷＭデューティ比とドエル角が所定の割合で変化してＳＲＭの動作を制御する方法を示す。

図６Ａを参照すると、ＳＲＭのｒｐｍが１５００から１３００に減少する場合（Ｇ区間）と、ＳＲＭのｒｐｍが１５００から１８００に増加する区間（Ｈ区間）でＰＷＭデューティ比とドエル角を所定の割合で変化させてＳＲＭのｒｐｍを制御することができる。

図６Ｂを参照すると、Ｇ区間の場合にＰＷＭデューティ比とドエル角が所定の割合で減少させることができる。ＰＷＭデューティ比とドエル角が所定の割合で減少する場合、相電流は電流波形ｇを有することができ、これによりＳＲＭのｒｐｍを減少させることができる。

反対にＨ区間の場合にはＰＷＭデューティ比とドエル角が所定の割合で増加させることができる。ＰＷＭデューティ比とドエル角が所定の割合で増加する場合、相電流は電流波形ｈを有することができ、これによりＳＲＭのｒｐｍを増加させることができる。

図７は、本発明の実施例によるＳＲＭ制御方法を示すフローチャートである。

図７では、ＳＲＭのｒｐｍによってドエル角とＰＷＭデューティ比を所定の割合で増加又は減少させてＳＲＭのｒｐｍを制御する方法について開示する。

図７を参照すると、ＳＲＭのｒｐｍを変化させるか否かを判断する（段階Ｓ７００）。

ＳＲＭのｒｐｍの値は、ｒｐｍセンシング部によって測定されることができ、この値を増加させるか減少させるかを判断してドエル角とＰＷＭデューティ比を所定の割合で増加又は減少させることができる。二つの制御要素であるドエル角とＰＷＭデューティ比がともに変化する場合にはＳＲＭの負荷変動をより効果的に制御することができる。角度と電流を同時に制御することで低速でトルクリップルを低減し、高速でトルクを一定に制御し、指令速度に対して迅速に応答することができる。また、ＳＲＭの速度及びトルクをより精密に制御することができる。

ＳＲＭのｒｐｍを増加させる場合、ドエル角とＰＷＭデューティ比を所定の割合で増加させる（段階Ｓ７１０）。

上述したように、例えば、ＰＷＭデューティ比が変化する変化幅（例えば、１０〜１００％）とドエル角の変化幅（例えば、６０〜１５度）を所定の割合で増加させることができる。

ＳＲＭのｒｐｍを減少させる場合にドエル角とＰＷＭデューティ比を所定の割合で減少させる（段階Ｓ７２０）。

ＳＲＭのｒｐｍが特定の値以上であるときにのみドエル角とＰＷＭデューティ比の両方を制御し、特定の値未満であるときにはドエル角とＰＷＭデューティ比のうち一つの変数のみを制御する場合、ＳＲＭ制御方法は、図７に開示した段階の前に制御しようとするＳＲＭのｒｐｍが特定の値以上であるか否かを判断して、ＳＲＭを制御するためにいかなる制御変数を用いるかを判断する段階をさらに含むことができる。

図８は、本発明の実施例によるＳＲＭ制御装置を示すフローチャートである。図８を参照すると、ＳＲＭ制御装置は、負荷判断部８００と、制御変数決定部８２０と、制御部８４０と、を含むことができる。

各構成部は、説明の便宜上、機能によって分離して表現する。各構成部は複数の構成部にまた分割するか、複数の構成部が一つの構成部に統一して具現されることができる。

負荷判断部８００は、ＳＲＭの現在のｒｐｍを判断するか、ＳＲＭのターゲットｒｐｍを決定し、制御変数決定部８２０にターゲットｒｐｍに対する情報を送信して制御変数決定部８２０がＳＲＭを制御するための変数を決定するようにすることができる。

制御変数決定部８２０は、現在ＳＲＭの動作情報に基づき、いかなる制御変数に基づいて制御を行うかについて決定することができる。上述した例のように、制御変数決定部８２０は、ｒｐｍが特定の値以下である場合に一つの制御変数（ドエル角又はＰＷＭデューティ比）のみを用いてＳＲＭの動作を制御するように決定し、ｒｐｍが特定の値を超える場合に二つの制御変数（ドエル角とＰＷＭデューティ比）を全て用いてＳＲＭの動作を制御するように決定することができる。

制御部８４０は、ＳＲＭの動作を制御する部分であり、制御変数決定部８２０によって決定された制御変数を変化させてＳＲＭの動作を制御することができる。本発明の実施例によるＳＲＭ駆動制御方法では、二つの制御変数（ドエル角とＰＷＭデューティ比）を所定の割合で全て変化させてＳＲＭの駆動を制御することができる。

ドエル角とＰＷＭデューティ比の両方を変化させることでＳＲＭの駆動を制御する場合、前記ＳＲＭ制御装置は、制御変数決定部８２０なしに負荷判断部８００と制御部８４０のみを含むこともでき、このような実施例もまた本発明の権利範囲に含まれる。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。

本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。

本発明は、ＳＲＭ制御方法及びこのような方法を用いる装置に適用可能である。

１００ 固定子
１２０ 回転子
８００ 負荷判断部
８２０ 制御変数決定部
８４０ 制御部

Claims (10)

1. ＳＲＭの負荷変動を検知する負荷検知部と、
   前記ＳＲＭの負荷変動に応じて前記ＳＲＭのドエル角（ｄｗｅｌｌ ａｎｇｌｅ）及びＰＷＭデューティ比（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）の両方を制御する制御部と、を含む、ＳＲＭの駆動制御装置。
2. 前記ＳＲＭの負荷変動は、前記ＳＲＭのｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）変化である、請求項１に記載のＳＲＭの駆動制御装置。
3. 前記制御部は、前記ＳＲＭのｒｐｍを増加させる場合に前記ＳＲＭのドエル角及びＰＷＭデューティ比を所定の割合で増加させるように具現される、請求項２に記載のＳＲＭの駆動制御装置。
4. 前記制御部は、前記ＳＲＭのｒｐｍを減少させる場合に前記ＳＲＭのドエル角及びＰＷＭデューティ比を所定の割合で減少させるように具現される、請求項２に記載のＳＲＭの駆動制御装置。
5. 前記負荷検知部は、前記ＳＲＭのｒｐｍ変動が特定の臨界値を超えるか否かを判断するように具現され、
   前記制御部は、前記ｒｐｍ変動が前記特定の臨界値を超える場合に前記ｒｐｍの変動に応じて前記ＳＲＭのドエル角及びＰＷＭデューティ比の両方を所定の割合で増加又は減少させるように具現される、請求項２に記載のＳＲＭの駆動制御装置。
6. 前記ＳＲＭの負荷変動を検知する段階と、
   前記ＳＲＭの負荷変動に応じて前記ＳＲＭのドエル角（ｄｗｅｌｌ ａｎｇｌｅ）及びＰＷＭデューティ比（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）の両方を制御する段階と、を含む、ＳＲＭの駆動制御方法。
7. 前記ＳＲＭの負荷変動を検知する段階は、前記ＳＲＭのｒｐｍ変化を検知する段階を含む、請求項６に記載のＳＲＭの駆動制御方法。
8. 前記負荷変動に応じて前記ＳＲＭのドエル角及びＰＷＭデューティ比の両方を制御する段階は、前記ＳＲＭのｒｐｍを増加させる場合に前記ＳＲＭのドエル角及びＰＷＭデューティ比を所定の割合で増加させる段階を含む、請求項６に記載のＳＲＭの駆動制御方法。
9. 前記負荷変動に応じて前記ＳＲＭのドエル角及びＰＷＭデューティ比の両方を制御する段階は、前記ＳＲＭのｒｐｍを減少させる場合に前記ＳＲＭのドエル角及びＰＷＭデューティ比を所定の割合で減少させる段階を含む、請求項６に記載のＳＲＭの駆動制御方法。
10. 前記負荷変動に応じて前記ＳＲＭのドエル角（ｄｗｅｌｌ ａｎｇｌｅ）及びＰＷＭデューティ比（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ）の両方を制御する段階は、
    前記ＳＲＭのｒｐｍ変動が特定の臨界値を超えるか否かを判断する段階と、
    前記ｒｐｍ変動が前記特定の臨界値を超える場合に前記ｒｐｍの変動に応じて前記ＳＲＭのドエル角及びＰＷＭデューティ比の両方を所定の割合で増加又は減少させる段階と、を含む、請求項６に記載のＳＲＭの駆動制御方法。