JP2017153258A - Compressor motor control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンプレッサを回転させるモータの制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device that rotates a compressor.
例えば冷凍サイクルに用いられるコンプレッサでは、シリンダ内のロータを回転させて、シリンダ室内に吸入した流体を圧縮しシリンダ室外に吐出している。そして、ロータをモータで回転させる電動コンプレッサにおいては、モータの電流や電圧等の情報からセンサレスでロータの回転角度、即ち、実モータ角度を推定し、この実モータ角度に応じてモータのステータコイルに印加する電圧を調整するセンサレスベクトル制御が行われる。 For example, in a compressor used in a refrigeration cycle, a rotor in a cylinder is rotated to compress fluid sucked into the cylinder chamber and discharged outside the cylinder chamber. In an electric compressor that rotates a rotor with a motor, the rotation angle of the rotor, that is, the actual motor angle is estimated without sensor from information such as the motor current and voltage, and the stator coil of the motor is applied according to the actual motor angle. Sensorless vector control for adjusting the voltage to be applied is performed.
但し、電動コンプレッサの起動時にモータの誘起電圧は、ロータの回転量が小さいため微弱であり、実モータ角度を求めるには不十分である場合がある。そこで、電動コンプレッサの起動時には、あらかじめ設定した周波数パターンで回転磁界を発生させ、モータを回転させてロータを強制回転させることが行われる。 However, the induced voltage of the motor at the time of starting the electric compressor is weak because the amount of rotation of the rotor is small, and may be insufficient for obtaining the actual motor angle. Therefore, when the electric compressor is started, a rotating magnetic field is generated with a preset frequency pattern, and the motor is rotated to forcibly rotate the rotor.
なお、ロータの回転速度がある程度上昇してモータ角度を検出するのに十分な誘起電圧が発生したら、モータの制御が同期制御からセンサレスベクトル制御に切り替えられる。この切り替えは、同期制御においてステータコイルの磁界を回転させる速度から想定した仮想のモータ角度が、ステータコイルの誘導電流から推定した実モータ角度と一致するタイミングで行われる。 When an induced voltage sufficient to detect the motor angle is generated due to a certain increase in the rotational speed of the rotor, the motor control is switched from synchronous control to sensorless vector control. This switching is performed at a timing at which the virtual motor angle assumed from the speed at which the magnetic field of the stator coil is rotated in the synchronous control coincides with the actual motor angle estimated from the induced current of the stator coil.
ところで、モータ角度は、同期制御及びセンサレスベクトル制御のどちらにおいても、永久磁石のＮ極方向を基準としたｄ軸及びｑ軸の座標上で定義される。このため、同期制御における仮想のｄ軸及びｑ軸の座標とセンサレスベクトル制御におけるｄ軸及びｑ軸の座標との間に大きな位相差があると、それぞれの座標における仮想のモータ角度と実モータ角度とが数値的に一致していても、現実には双方のモータ角度が大きくずれたタイミングで同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えが行われてしまう。 By the way, the motor angle is defined on the coordinates of the d-axis and the q-axis with respect to the N-pole direction of the permanent magnet in both the synchronous control and the sensorless vector control. Therefore, if there is a large phase difference between the virtual d-axis and q-axis coordinates in the synchronous control and the d-axis and q-axis coordinates in the sensorless vector control, the virtual motor angle and the actual motor angle at the respective coordinates. However, in actuality, switching from synchronous control to sensorless vector control is performed at the timing when the motor angles of the two greatly deviate.
仮想のモータ角度と実モータ角度とが大きくずれたタイミングで同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えが行われ、それによってモータトルクが低下すると、モータの制御が一時的に不安定になり、場合によってはモータが脱調して回転停止に至ってしまう。 Switching from synchronous control to sensorless vector control is performed at the timing when the virtual motor angle and the actual motor angle deviate greatly, and when the motor torque decreases, the motor control becomes temporarily unstable. Causes the motor to step out and stop rotating.
そこで、同期制御におけるｄ軸及びｑ軸の座標とセンサレスベクトル制御におけるｄ軸及びｑ軸の座標との位相誤差をほとんど無くした上で、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えを行うことが提案されている（例えば、特許文献１）。 Therefore, it has been proposed to switch from synchronous control to sensorless vector control while eliminating phase errors between the d-axis and q-axis coordinates in synchronous control and the d-axis and q-axis coordinates in sensorless vector control. (For example, Patent Document 1).
上述した提案のように、同期制御におけるｄ軸及びｑ軸の座標とセンサレスベクトル制御におけるｄ軸及びｑ軸の座標との位相誤差をほとんど無くすと言っても、完全に位相誤差がゼロになるわけではない。 Like the above-mentioned proposal, even if the phase error between the d-axis and q-axis coordinates in the synchronous control and the d-axis and q-axis coordinates in the sensorless vector control is almost eliminated, the phase error is completely zero. is not.
即ち、同期制御及びセンサレスベクトル制御を通じてトルク指令値を一定にした場合、ステータコイルの磁界を回転させる速度から想定する同期制御における仮想のモータ角度や、モータの電流や電圧等の情報から推定するセンサレスベクトル制御における実モータ角度は、いずれも変化しない。しかし、トルク指令値が一定でも実際の負荷に変動が生じると、実際のモータ角度は変化する。このため、同期制御におけるｄ軸及びｑ軸の想定上の位相と、実際のモータ角度が定義されるセンサレスベクトル制御におけるｄ軸及びｑ軸の位相との間に、誤差が生じるのは避けられない。 That is, when the torque command value is made constant through synchronous control and sensorless vector control, sensorless estimation is performed from information such as a virtual motor angle, motor current, and voltage in synchronous control that is assumed from the speed at which the magnetic field of the stator coil rotates. None of the actual motor angles in the vector control changes. However, if the actual load varies even if the torque command value is constant, the actual motor angle changes. For this reason, it is inevitable that an error occurs between the assumed phases of the d axis and the q axis in the synchronous control and the phases of the d axis and the q axis in the sensorless vector control in which the actual motor angle is defined. .
このような問題は、シリンダ室内でロータを回転させるベーンロータリー式の圧縮機構を有するコンプレッサに限らず、例えば、可動スクロールを固定スクロールに対して回転させて気体を圧縮するスクロール方式のコンプレッサ等、回転式の圧縮機構を有するコンプレッサをモータで回転させる場合に共通するものである。 Such a problem is not limited to a compressor having a vane rotary type compression mechanism that rotates a rotor in a cylinder chamber, but, for example, a scroll type compressor that rotates a movable scroll with respect to a fixed scroll to compress gas. This is common when a compressor having a compression mechanism of the type is rotated by a motor.
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、コンプレッサの圧縮機構の回転体を回転させるモータの制御を同期制御からセンサレスベクトル制御に切り替える際に、同期制御におけるｄ軸及びｑ軸の座標とセンサレスベクトル制御におけるｄ軸及びｑ軸の座標との間に位相誤差があっても、モータトルクの低下による制御不安定状態を生じさせず安定して制御を切り替えることができるコンプレッサモータ制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to change the d axis and q in the synchronous control when the control of the motor that rotates the rotating body of the compression mechanism of the compressor is switched from the synchronous control to the sensorless vector control. Compressor motor capable of stably switching control without causing unstable control due to a reduction in motor torque even if there is a phase error between the coordinates of the axis and the coordinates of d-axis and q-axis in sensorless vector control It is to provide a control device.
上記目的を達成するために、本発明のコンプレッサモータ制御装置は、
吸入した気体が圧縮されるコンプレッサの圧縮機構の回転体を回転させるモータのロータの回転速度が、前記モータの電流や電圧等の情報から前記ロータの回転角度を検出できる所定速度に達すると、同期制御からセンサレスベクトル制御に切り替えて前記ロータを回転させる制御装置において、
前記同期制御から前記センサレスベクトル制御への切替時に、切替直前の前記同期制御において前記モータのステータに供給された電流の位相よりも位相進み方向にずらした位相の電流を、切替直後の前記センサレスベクトル制御において前記ステータに初期値として供給する電流位相調整手段を備える。
In order to achieve the above object, the compressor motor control device of the present invention comprises:
When the rotational speed of the rotor of the motor that rotates the rotating body of the compression mechanism of the compressor that compresses the sucked gas reaches a predetermined speed at which the rotational angle of the rotor can be detected from information such as current and voltage of the motor, In the control device for rotating the rotor by switching from control to sensorless vector control,
At the time of switching from the synchronous control to the sensorless vector control, a current having a phase shifted in the phase advance direction from the phase of the current supplied to the stator of the motor in the synchronous control immediately before the switching is changed to the sensorless vector immediately after the switching. Current phase adjusting means for supplying the stator as an initial value in the control is provided.
本発明によれば、コンプレッサの圧縮機構の回転体を回転させるモータの制御を同期制御からセンサレスベクトル制御に切り替える際に、同期制御におけるｄ軸及びｑ軸の座標とセンサレスベクトル制御におけるｄ軸及びｑ軸の座標との間に位相誤差があっても、モータトルクの低下による制御不安定状態を生じさせず安定して制御を切り替えることができる。 According to the present invention, when the control of the motor that rotates the rotating body of the compression mechanism of the compressor is switched from the synchronous control to the sensorless vector control, the coordinates of the d axis and q axis in the synchronous control and the d axis and q in the sensorless vector control. Even if there is a phase error with respect to the coordinate of the axis, control can be switched stably without causing an unstable control state due to a decrease in motor torque.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は本発明の一実施形態に係る電動コンプレッサの概略構成を示す正断面図である。図１に示す本実施形態の電動コンプレッサ１は、回転式の圧縮機構３を電動モータ５で駆動して冷媒を圧縮するものである。
FIG. 1 is a front sectional view showing a schematic configuration of an electric compressor according to an embodiment of the present invention. An
そして、電動コンプレッサ１（請求項中のコンプレッサに相当）は、圧縮機構３及び電動モータ５の他、これらが収容されるハウジング７、及び、コントローラ１５を有している。
The electric compressor 1 (corresponding to the compressor in the claims) includes a
圧縮機構３は、一対のサイドブロック３ａ，３ｂと、これらによって挟持されたシリンダブロック３ｃと、シリンダブロック３ｃの内部に形成された楕円形のシリンダ室３ｄに収容した円柱状のロータ３ｅとを有している。
The
ロータ３ｅ（請求項中の回転体に相当）は、サイドブロック３ａ，３ｂの軸受部３ｆ，３ｇで軸受された電動モータ５の回転軸５ａに取り付けられている。ロータ３ｅの周面には複数のベーン溝（図示せず）が開口しており、各ベーン溝には、ロータ３ｅの周面から出没可能なベーン（図示せず）がそれぞれ支持されている。
The
ロータ３ｅが電動モータ５によりシリンダ室３ｄ内で回転方向Ｘ（正方向）に回転されると、ロータ３ｅの各ベーンがシリンダ室３ｄの内周面に倣ってベーン溝から出没し、ロータ３ｅと隣り合う２つのベーンとシリンダ室３ｄとで構成される空間の容積が変化する。
When the
そして、空間の容積が増加する間に、サイドブロック３ａに形成した吸入口（図示せず）を通じて低圧の冷媒が吸入され、吸入された冷媒が、空間の容積の減少に伴い圧縮される。圧縮された高圧の冷媒は、シリンダブロック３ｃの不図示の吐出ポートに設けた吐出弁（図示せず）を開弁させ、さらに、サイドブロック３ｂに形成した吐出口（図示せず）から吐出される。
Then, while the space volume increases, low-pressure refrigerant is sucked through a suction port (not shown) formed in the
電動モータ５（請求項中のモータに相当）は、例えば三相交流電動機であり、回転軸５ａに取り付けられたロータ５ｂと、ロータ５ｂの外側に配置されたステータ５ｃとを有している。ステータ５ｃは複数の極に対応したティース（図示せず）を有している。各ティースにはコイル５ｄがそれぞれ巻回されている。コイル５ｄは、各相毎に複数存在しており、本実施形態では、各相の複数のコイル５ｄが並列結線されている。勿論、各相のコイル５ｄは直列結線されていてもよい。
The electric motor 5 (corresponding to the motor in the claims) is, for example, a three-phase AC motor, and includes a
電動モータ５は、各コイル５ｄに所定のパターンで電圧を印加することでステータ５ｃに回転磁界を発生させることで、ロータ５ｂを回転させる。
The
ロータ５ｂは、本実施形態では、永久磁石を内部に埋め込んだ埋込磁石形（ＩＰＭ：Interior permanent Magnet ）のものを用いている。したがって、電動モータ５のモータトルクは、マグネットトルクとリラクタンストルクとを合成したものとなる。
In this embodiment, the
図２は、電動モータ５で発生するモータトルクと電流の位相との関係を示すグラフである。一般に、ＩＰＭモータのマグネットトルクは余弦波（ｃｏｓ）波形で表され、電流位相＝０ｄｅｇにおいて最大値となる。リラクタンストルクは正弦波（ｓｉｎ）波形で表され、電流位相＝４５ｄｅｇにおいて最大値となる。したがって、図２に示すように、電動モータ５のマグネットトルクとリラクタンストルクを合成したモータトルクＴは、０〜４５ｄｅｇの範囲において最大値となる。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the motor torque generated by the
ハウジング７は、一端が閉塞された円筒状を呈している。このハウジング７には圧縮機構３が収容されており、収容された圧縮機構３によりハウジング７の内部は、サイドブロック３ｂが露出する閉塞側の密閉された吐出室７ａと、サイドブロック３ａが露出する開口側の吸入室７ｂとに仕切られている。吸入室７ｂには電動モータ５が収容されており、吸入室７ｂは、ハウジング７の開口７ｃに取り付けた蓋部９によって密閉されている。
The housing 7 has a cylindrical shape with one end closed. The housing 7 accommodates the
上述した吸入室７ｂは、圧縮機構３によって圧縮する低温低圧の冷媒が、電動コンプレッサ１の外部（例えば、冷凍サイクルの蒸発器）から不図示の吸入ポートを介して吸入される空間である。
The
また、圧縮機構３によって吸入室７ｂと気密に仕切られた吐出室７ａは、圧縮機構３によって圧縮された高温高圧の冷媒を、不図示の吐出ポートを介して電動コンプレッサ１の外部（例えば、冷凍サイクルの凝縮器）に吐出する空間である。この吐出室７ａの下部には、潤滑油１１が貯留される液溜まり部７ｄが形成されている。この液溜まり部７ｄには、吐出室７ａ内の液相の冷媒（図示せず）も滞留される。
Further, the
液溜まり部７ｄの潤滑油１１は、吐出室７ａの冷媒の圧力によりサイドブロック３ａ，３ｂの軸受部３ｆ，３ｇに供給されて、軸受部３ｆ，３ｇが軸受する回転軸５ａの潤滑に用いられる。軸受部３ｆ，３ｇは、サイドブロック３ａ，３ｂの回転軸５ａが貫通する貫通孔の内周面に形成された環状溝からなる。
The lubricating
サイドブロック３ａの軸受部３ｆには、サイドブロック３ｂの通路３ｈと、シリンダブロック３ｃの通路３ｉと、サイドブロック３ａの通路３ｊとを介して、液溜まり部７ｄの潤滑油１１が供給される。サイドブロック３ｂの軸受部３ｇには、サイドブロック３ｂの通路３ｋを介して液溜まり部７ｄの潤滑油１１が供給される。
The lubricating
サイドブロック３ａ，３ｂの軸受部３ｆ，３ｇに供給された潤滑油１１は、不図示の通路を経て、吐出室７ａの液溜まり部７ｄに回収される。また、サイドブロック３ｂの軸受部３ｇに供給された潤滑油１１の一部は、シリンダ室３ｄ等を経て、吐出室７ａに吐出される高圧の冷媒に混入する。そこで、吐出室７ａには、高圧の冷媒から潤滑油１１を分離する油分離器７ｅが設けられている。油分離器７ｅによって冷媒から分離された潤滑油１１は、吐出室７ａ内の液相の冷媒（図示せず）と共に、吐出室７ａの下部の液溜まり部７ｄに滞留される。
The lubricating
図３は、電動コンプレッサ１の電気的構成を示す説明図である。図３に示すように、コントローラ１５（請求項中のコンプレッサモータ制御装置に相当）は、インバータ回路１５ａとモータ制御部１５ｂとを有している。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an electrical configuration of the
インバータ回路１５ａは、直流電源１３の電力を交流に変換して電動モータ５のステータ５ｃのＵ，Ｖ，Ｗ各相のコイル５ｄに供給するものである。そして、インバータ回路１５ａは、各相のコイル５ｄに対応する上アーム及び下アームの電力用スイッチング素子として、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor 、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）Ｑ１〜Ｑ６を有している。
The
なお、ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 、電界効果トランジスタ）等のパワートランジスタに置き換えてもよい。 The IGBTs Q1 to Q6 may be replaced with power transistors such as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors).
モータ制御部１５ｂ（請求項中の電流位相指令手段、仮想モータ角度想定手段、実モータ角度検出手段、制御切替手段に相当）は、電動モータ５のステータ５ｃに回転磁界を発生させるための所定のパターンによる各コイル５ｄへの電圧印加を制御するもので、例えば、マイクロコンピュータによって構成される。モータ制御部１５ｂは、各種データやテーブル、制御に利用する式等を記憶するメモリ１５ｃを有している。
The
図４は、電動モータ５の制御を同期制御からセンサレスベクトル制御に切り替える際の制御例を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a control example when the control of the
詳しくは、図４（ａ）は電動モータ５のステータ５ｃのコイル５ｄに供給する駆動用信号におけるロータ５ｂの制御上の指令速度及び実速度を示すグラフ、（ｂ）は電動モータ５の制御上の仮想角度及び実角度を示すグラフ、（ｃ）はコイル５ｄに流す電流の位相を示すグラフ、（ｄ）は３相のうちある１相のコイル５ｄに流す電流値を示すグラフ、（ｅ）は電動モータ５で発生するモータトルクを示すグラフである。
Specifically, FIG. 4A is a graph showing a command speed and an actual speed for controlling the
モータ制御部１５ｂは、実際のモータ角度に代わるものとして、モータの電圧や電流等の情報から、図４（ｂ）のグラフに実線で示す実モータ角度（実角度）をロータ５ｂの回転角度として演算する。そして、演算した実モータ角度に応じてコイル５ｄを流れる電流の位相を調整するセンサレスベクトル制御を行う。
As an alternative to the actual motor angle, the
但し、電動モータ５により電動コンプレッサ１を起動させる時の電動モータ５の誘起電圧は、ロータ５ｂの回転量が小さいため微弱であり、実モータ角度を検出するには不十分である場合がある。実モータ角度が検出できないと、ロータ５ｂの負荷トルクに等しいモータトルクが発生するようにコイル５ｄを流れる電流の位相を調整するのが困難になる。
However, the induced voltage of the
そこで、電動コンプレッサ１の起動時には、図４（ａ）のグラフに示すように、実モータ角度を検出できる速度（所定速度、図４（ａ）中の「角度推定可能な速度」）にロータ５ｂの回転速度が上がるまで、同期制御（図４中の「強制運転」）でモータを強制回転させることが行われる。同期制御では、あらかじめ設定した周波数パターンで回転磁界を発生させ、回転する磁界にロータ５ｂを連れ回らせて、ロータ５ｂを強制回転させる。
Therefore, when the
この同期制御では、コイル５ｄを流れる電流の位相を調整できない分、モータトルクがロータ５ｂの負荷トルクを確実に上回って、回転する磁界にロータ５ｂが確実に連れ回るように、図４（ｄ）のグラフの「強制運転」の区間に示すように、コイル５ｄを流れる電流（相電流）が大きめの値に設定される。
In this synchronous control, since the phase of the current flowing through the
そして、ロータ５ｂの回転速度がある程度上昇してロータ５ｂの回転角度を検出するのに十分な誘起電圧が発生したら、モータ制御部１５ｂは、電動モータ５の制御を同期制御からセンサレスベクトル制御（図４中の「センサレス制御運転」）に切り替える。
When the rotational speed of the
同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えは、電動モータ５が無負荷となるモータ角度から最大負荷となるモータ角度までのモータトルクが増加する領域において行われる。例えば、図２のグラフにおいてモータトルクが増加する−７５ｄｅｇ〜２０ｄｅｇの範囲で、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えが行われる。
Switching from the synchronous control to the sensorless vector control is performed in a region where the motor torque from the motor angle at which the
ところで、モータ制御部１５ｂによる電動モータ５の駆動制御は、図４（ｃ）のグラフに破線で示す電流位相指令値に基づいて行われる。この電流位相指令値は、電動モータ５に対するトルク指令値に対応する電動モータ５の電流指令値であり、電動モータ５のモータ角度（ロータ５ｂの回転角度）に基づいて決定される。
Incidentally, the drive control of the
モータ制御部１５ｂは、センサレスベクトル制御中には実モータ角度に基づいて電流位相指令値を決定することができる。しかし、電動モータ５の誘起電圧が微弱な同期制御中には、モータ制御部１５ｂは、実モータ角度に基づいて電流位相指令値を決定することができない。
The
そこで、モータ制御部１５ｂは、同期制御を行っている間、実モータ角度の代わりに、図４（ｂ）のグラフに破線で示す仮想モータ角度（制御上の仮想のモータ角度）を、ロータ５ｂの回転角度として推定する。仮想モータ角度は、ステータ５ｃの磁界を回転させる速度から想定したロータ５ｂの単位時間当たりに進む回転角度に、同期制御開始時からの経過時間を乗じたモータ角度を、同期制御開始時のモータ角度である「０」度に順次積算して求める。そして、モータ制御部１５ｂは、同期制御中には仮想モータ角度に基づいて電流位相指令値を決定する。
Therefore, during the synchronous control, the
したがって、電動モータ５の制御を同期制御からセンサレスベクトル制御に切り替える際には、モータ制御部１５ｂが電動モータ５の駆動制御に用いる電流位相指令値が、仮想モータ角度に基づいて決定した電流位相指令値から、実モータ角度に基づいて決定した電流位相指令値に切り替わる。
Therefore, when the control of the
ところで、電動モータ５のモータトルクは、コイル５ｄを流れる電流の大きさと電流位相の位置とで決まるので、同期制御中のモータトルクは、ステータ５ｃの磁界の強制回転にロータ５ｂが連れ回り始めるタイミングで、負荷に釣り合うトルクになる。
Incidentally, since the motor torque of the
モータトルクが負荷に釣り合うトルクになると、図４（ｃ）のグラフに破線で示す電流位相の実値は、水平部分のように、負荷に合った値に収束する。それに伴って、図４（ｅ）のグラフの水平部分のように、モータトルクは負荷トルクの大きさに釣り合う大きさとなる。したがって、負荷トルクが変動するとそれに伴いモータトルクも変動する。そして、モータトルクが変動すると、ロータ５ｂの回転速度が変化して実際のモータ角度にも変化が生じる。
When the motor torque becomes a torque that matches the load, the actual value of the current phase indicated by the broken line in the graph of FIG. 4C converges to a value that matches the load as in the horizontal portion. Accordingly, as shown in the horizontal portion of the graph of FIG. 4E, the motor torque has a magnitude commensurate with the magnitude of the load torque. Therefore, when the load torque varies, the motor torque varies accordingly. When the motor torque varies, the rotational speed of the
一方、モータ制御部１５ｂは、実モータ角度を検出できない同期制御中に、電動モータ５が図４（ｂ）の破線で示す仮想モータ角度にあると認識している。この仮想モータ角度をモータ制御部１５ｂが推定する際には、負荷トルクやモータトルクが一定であると仮定される。
On the other hand, the
したがって、仮に、負荷トルクやモータトルクの変動によるロータ５ｂの回転速度変化により実際のモータ角度に変化が生じても、モータ制御部１５ｂが推定する仮想モータ角度には変化が生じない。このため、同期制御中に推定する仮想モータ角度が実際のモータ角度に一致しているとは限らない。
Therefore, even if a change occurs in the actual motor angle due to a change in the rotational speed of the
そこで、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えは、仮想モータ角度と実際のモータ角度と一致するタイミングで行う必要がある。そのために、モータ制御部１５ｂは、ロータ５ｂの回転速度がある程度上昇した時点（図４（ａ）中の「角度推定可能な速度」に達した時点）から、実際のモータ角度に代わる実モータ角度の検出を開始し、同じタイミングで推定した仮想モータ角度と比較する。そして、モータ制御部１５ｂは、仮想モータ角度を実モータ角度に近付ける制御を行う。
Therefore, switching from the synchronous control to the sensorless vector control needs to be performed at a timing that matches the virtual motor angle and the actual motor angle. For this reason, the
図５は、モータ制御部１５ｂが同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替え時に行う仮想モータ角度を実モータ角度に近付ける制御を示す説明図である。詳しくは、図５（ａ）は、仮想モータ角度に対応するｄ′軸及びｑ′軸の位相と実モータ角度に対応するｄ軸及びｑ軸の位相との、モータ角度を近付ける制御前における位置関係を示す説明図、（ｂ）は、同じくモータ角度を近付ける制御後における位置関係を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the control for bringing the virtual motor angle close to the actual motor angle when the
なお、図５（ａ）では、破線で示すｄ′ｑ′軸上におけるモータ電流ベクトルＩの角度β′が、仮想モータ角度から決定した電流位相指令値を表しており、実線で示すｄｑ軸上におけるモータ電流ベクトルＩの角度βが、実モータ角度から決定した電流位相指令値を表している。 In FIG. 5A, the angle β ′ of the motor current vector I on the d′ q ′ axis indicated by the broken line represents the current phase command value determined from the virtual motor angle, and on the dq axis indicated by the solid line. The angle β of the motor current vector I at represents the current phase command value determined from the actual motor angle.
図５（ａ）に示すように、仮想モータ角度の位相と実モータ角度の位相とが異なる場合は、モータ制御部１５ｂは、仮想モータ角度に対応するｄ′軸及びｑ′軸の位相を、実モータ角度に対応するｄ軸及びｑ軸の位相に近付くように、電動モータ５に対する電流位相指令値を変更して、仮想モータ角度の位相を実モータ角度の位相に近付ける制御を行う。
As shown in FIG. 5A, when the phase of the virtual motor angle and the phase of the actual motor angle are different, the
ここで、単にモータ角度が変化するように電流位相指令値を決めてしまうと、図４（ｃ）の破線で示す指令値の電流位相が実線で示す電流位相の実値からどんどん離れていってしまう。 Here, if the current phase command value is determined so that the motor angle is simply changed, the current phase of the command value indicated by the broken line in FIG. 4C is far from the actual value of the current phase indicated by the solid line. End up.
そのため、モータ制御部１５ｂは、モータ角度を変えた分だけ、図４（ｃ）に示す電流位相指令値β′を減らして、電流位相の実値に近付けて行く。そして、仮想モータ角度の位相が実モータ角度の位相とほぼ一致し、かつ、電流位相指令値β′が実値とほぼ一致したところで、モータ制御部１５ｂは、同期制御からセンサレスベクトル制御に電動モータ５の制御を切り替える。
Therefore, the
切り替え後のセンサレスベクトル制御では、モータ制御部１５ｂは、電動モータ５の電流や電圧等の情報を利用して、ステータ５ｃのコイル５ｄに流れる電流値と電流位相とを最適な値にフィードバック制御する。このため、電流位相の指令値β及び実値は、図４（ｃ）の「センサレス制御運転」の部分に示すように、低い電流で最もモータトルクが出る位相に収束されていく。
In the sensorless vector control after switching, the
ところで、同期制御からセンサレスベクトル制御に電動モータ５の制御を切り替える際に、モータ制御部１５ｂが、仮想モータ角度の位相と実モータ角度の位相との角度差を小さくする制御を行っても、仮想モータ角度を確実に実際のモータ角度と一致させることは困難である。それは、先に説明したように、負荷に変動が生じると、モータ制御部１５ｂが検出する実モータ角度は変化しなくても、実際のモータ角度には変化が生じるからである。
By the way, when the control of the
したがって、図５（ｂ）に示すように、仮想モータ角度に対応する破線のｄ′ｑ′軸を、実モータ角度に対応する実線のｄｑ軸に近付ける制御をモータ制御部１５ｂが行った後でも、実際のモータ角度と仮想モータ角度との間に角度差が残る場合がある。
Therefore, as shown in FIG. 5B, even after the
この角度差は、正の値である場合もあれば負の値である場合もある。角度差が正の値である時には、仮想モータ角度の位相が実際のモータ角度の位相よりも進んでいることになり、負の値である時には、仮想モータ角度の位相が実際のモータ角度の位相よりも遅れていることになる。 This angle difference may be a positive value or a negative value. When the angle difference is a positive value, the phase of the virtual motor angle is ahead of the phase of the actual motor angle. When the angle difference is a negative value, the phase of the virtual motor angle is the phase of the actual motor angle. Will be late.
図６は、仮想モータ角度の位相が実際のモータ角度の位相よりも進んでいる時に、モータ制御部１５ｂが同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えを行う場合の、電流位相指令値の変化を示す説明図である。
FIG. 6 shows the change in the current phase command value when the
詳しくは、図６（ａ）は、同期制御中の仮想モータ角度に対応するｄ′ｑ′軸と実モータ角度に対応するｄｑ軸との位相の位置関係を示す説明図、（ｂ）は同期制御中に仮想モータ角度の位相が実モータ角度の位相に近づいて制御の切り替え条件が成立した時の位置関係を示す説明図、（ｃ）は制御の切り替え前の仮想モータ角度から決定した電流位相指令値β′と、制御の切り替え後の実モータ角度から決定した電流位相指令値βとを、ｄｑ軸の座標上で示した説明図である。 Specifically, FIG. 6A is an explanatory diagram showing the positional relationship of the phase between the d′ q ′ axis corresponding to the virtual motor angle during synchronous control and the dq axis corresponding to the actual motor angle, and FIG. An explanatory view showing the positional relationship when the phase of the virtual motor angle approaches the phase of the actual motor angle during control and the control switching condition is satisfied, (c) is the current phase determined from the virtual motor angle before the control switching It is explanatory drawing which showed command value (beta) 'and the current phase command value (beta) determined from the actual motor angle after control switching on the coordinate of a dq axis | shaft.
図６（ａ）〜（ｃ）において、図中の左回り方向（反時計回り方向）が位相の正方向となるので、図６（ａ）に破線で示すｄ′ｑ′軸の仮想モータ角度の位相は、図６（ａ）に実線で示すｄｑ軸の実モータ角度の位相よりも進んだ位相となる。 6 (a) to 6 (c), the counterclockwise direction (counterclockwise direction) in the figure is the positive phase direction, so the virtual motor angle of the d′ q ′ axis indicated by the broken line in FIG. 6 (a). Is a phase advanced from the phase of the actual motor angle of the dq axis shown by the solid line in FIG.
この場合、モータ制御部１５ｂは、図６（ｂ）に示すように、仮想モータ角度のｄｑ軸の位相を実モータ角度のｄｑ軸の位相に近付ける制御を行う。ここで、実モータ角度と実際のモータ角度との間には、負荷変動による位相誤差がある。この位相誤差分のマージンを仮に３ｄｅｇとした場合、モータ制御部１５ｂは、実モータ角度の位相に対する仮想モータ角度の位相の進み量が３ｄｅｇ以内に減ったら、切り替え条件が成立したものとして、電動モータ５の制御を同期制御からセンサレスベクトル制御に切り替える。
In this case, as shown in FIG. 6B, the
同期制御からセンサレスベクトル制御に切り替わると、電動モータ５の制御に用いる電流位相指令値が、図６（ｃ）の破線で示す、仮想モータ角度から決定した電流位相指令値β′から、図６（ｃ）の実線で示す、実モータ角度から決定した電流位相指令値βに切り替わる。ここで、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替え時における仮想モータ角度の位相は、図６（ｂ）に示すように、実モータ角度の位相に対して０〜３ｄｅｇだけ進んでいる。
When switching from the synchronous control to the sensorless vector control, the current phase command value used for the control of the
このため、図６（ｃ）に示すように、センサレスベクトル制御への切り替え直後に用いる電流位相指令値βの初期値の位相は、切り替え直前に用いた電流位相指令値β′の位相に対して、実モータ角度の位相に対する仮想モータ角度の位相の進み分（０〜３ｄｅｇ）だけ遅れた位相となる。 For this reason, as shown in FIG. 6C, the phase of the initial value of the current phase command value β used immediately after switching to the sensorless vector control is the same as the phase of the current phase command value β ′ used immediately before switching. The phase is delayed by the advance amount (0 to 3 deg) of the phase of the virtual motor angle with respect to the phase of the actual motor angle.
ここで、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えが行われる図２の−７５ｄｅｇ〜２０ｄｅｇの範囲では、電流位相が進むとトルクが増加する。このため、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えに伴って、電動モータ５の制御に用いる電流位相指令値が、電流位相指令値β′から、それよりも位相が遅れた電流位相指令値βに切り替わると、電動モータ５のモータトルクが低下する。
Here, in the range of −75 deg to 20 deg in FIG. 2 where switching from synchronous control to sensorless vector control is performed, the torque increases as the current phase advances. For this reason, the current phase command value used for control of the
図７は、電動モータ５の制御を同期制御からセンサレスベクトル制御に切り替える際に、図６（ｃ）に示すパターンで位相が変化する電流位相指令値β′，βを用いて制御する場合の例を示すグラフである。
FIG. 7 shows an example in which control is performed using current phase command values β ′ and β whose phase changes in the pattern shown in FIG. 6C when the control of the
詳しくは、図７（ａ）は電動モータ５のステータ５ｃのコイル５ｄに供給する駆動用信号におけるロータ５ｂの制御上の指令速度及び実速度を示すグラフ、（ｂ）は電動モータ５の制御上の仮想角度及び実角度を示すグラフ、（ｃ）はコイル５ｄに流す電流の位相を示すグラフ、（ｄ）は３相のうちある１相のコイル５ｄに流す電流値を示すグラフ、（ｅ）は電動モータ５で発生するモータトルクを示すグラフである。
Specifically, FIG. 7A is a graph showing a command speed and an actual speed in controlling the
図７（ｃ）に破線で示すように、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替え前後で制御に用いる電流位相指令値β′，βの位相に遅れが生じると、図７（ｃ）に実線で示す電流位相の実値にも遅れが生じる。すると、図７（ｅ）に示すように、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替え時に、モータトルクが一時的に低下して制御が不安定な状態に陥る。 As shown by the broken line in FIG. 7C, when a delay occurs in the phase of the current phase command values β ′ and β used for the control before and after switching from the synchronous control to the sensorless vector control, the solid line in FIG. There is also a delay in the actual value of the current phase shown. Then, as shown in FIG. 7 (e), when switching from synchronous control to sensorless vector control, the motor torque temporarily decreases and the control becomes unstable.
図７（ｃ）では、その後のセンサベクトル制御における電流位相指令値βにより、図７（ｅ）に示すようにモータトルクの低下が持ち直し、制御不安定状態を脱して脱調を免れているが、モータトルクの低下が大きいと、電動モータ５が脱調し停止してしまう。
In FIG. 7 (c), the current phase command value β in the subsequent sensor vector control recovers the decrease in the motor torque as shown in FIG. 7 (e), and escapes from the step out of control unstable state. If the motor torque is greatly reduced, the
一方、図８は、仮想モータ角度の位相が実際のモータ角度の位相よりも遅れている時に、モータ制御部１５ｂが同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えを行う場合の、電流位相指令値の変化を示す説明図である。
On the other hand, FIG. 8 shows a change in the current phase command value when the
詳しくは、図８（ａ）は、同期制御中の仮想モータ角度に対応するｄ′ｑ′軸と実モータ角度に対応するｄｑ軸との位相の位置関係を示す説明図、（ｂ）は同期制御中に仮想モータ角度の位相が実モータ角度の位相に近づいて制御の切り替え条件が成立した時の位置関係を示す説明図、（ｃ）は制御の切り替え前の仮想モータ角度から決定した電流位相指令値β′と、制御の切り替え後の実モータ角度から決定した電流位相指令値βとを、ｄｑ軸の座標上で示した説明図である。 Specifically, FIG. 8A is an explanatory diagram showing the phase positional relationship between the d′ q ′ axis corresponding to the virtual motor angle during synchronous control and the dq axis corresponding to the actual motor angle, and FIG. An explanatory view showing the positional relationship when the phase of the virtual motor angle approaches the phase of the actual motor angle during control and the control switching condition is satisfied, (c) is the current phase determined from the virtual motor angle before the control switching It is explanatory drawing which showed command value (beta) 'and the current phase command value (beta) determined from the actual motor angle after control switching on the coordinate of a dq axis | shaft.
図８（ａ）〜（ｃ）においても、図中の左回り方向（反時計回り方向）が位相の正方向となるので、図８（ａ）に破線で示すｄ′ｑ′軸の仮想モータ角度の位相は、図８（ａ）に実線で示すｄｑ軸の実モータ角度の位相よりも遅れた位相となる。 Also in FIGS. 8A to 8C, the counterclockwise direction (counterclockwise direction) in the figure is the positive phase direction, so the d′ q′-axis virtual motor indicated by the broken line in FIG. The phase of the angle is delayed from the phase of the actual motor angle of the dq axis indicated by the solid line in FIG.
この場合、モータ制御部１５ｂは、図８（ｂ）に示すように、仮想モータ角度のｄｑ軸の位相を実モータ角度のｄｑ軸の位相に近付ける制御を行う。実モータ角度と実際のモータ角度との間の負荷変動による位相誤差分のマージンを仮に３ｄｅｇとした場合、モータ制御部１５ｂは、実モータ角度の位相に対する仮想モータ角度の位相の遅れ量が３ｄｅｇ以内に減ったら、切り替え条件が成立したものとして、電動モータ５の制御を同期制御からセンサレスベクトル制御に切り替える。
In this case, as shown in FIG. 8B, the
同期制御からセンサレスベクトル制御に切り替わると、電動モータ５の制御に用いる電流位相指令値が、図８（ｃ）の破線で示す、仮想モータ角度から決定した電流位相指令値β′から、図８（ｃ）の実線で示す、実モータ角度から決定した電流位相指令値βに切り替わる。ここで、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替え時における仮想モータ角度の位相は、図８（ｂ）に示すように、実モータ角度の位相に対して０〜３ｄｅｇだけ遅れている。
When switching from the synchronous control to the sensorless vector control, the current phase command value used for the control of the
このため、図８（ｃ）に示すように、センサレスベクトル制御への切り替え直後に用いる電流位相指令値βの初期値の位相は、切り替え直前に用いた電流位相指令値β′の位相に対して、実モータ角度の位相に対する仮想モータ角度の位相の遅れ分（０〜３ｄｅｇ）だけ進んだ位相となる。 For this reason, as shown in FIG. 8C, the initial phase of the current phase command value β used immediately after switching to the sensorless vector control is the same as the phase of the current phase command value β ′ used immediately before switching. The phase is advanced by a delay (0 to 3 deg) of the phase of the virtual motor angle with respect to the phase of the actual motor angle.
同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えが行われる図２の−７５ｄｅｇ〜２０ｄｅｇの範囲では、電流位相が進むとトルクが増加する。このため、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替え時に、電動モータ５の制御に用いる電流位相指令値が、電流位相指令値β′から、それよりも位相が進んだ電流位相指令値βに切り替わると、電動モータ５のモータトルクが増加する。
In the range of −75 deg to 20 deg in FIG. 2 where switching from synchronous control to sensorless vector control is performed, the torque increases as the current phase advances. For this reason, when switching from synchronous control to sensorless vector control, the current phase command value used for controlling the
図９は、電動モータ５の制御を同期制御からセンサレスベクトル制御に切り替える際に、図８（ｃ）に示すパターンで位相が変化する電流位相指令値β′，βを用いて制御する場合の例を示すグラフである。
FIG. 9 shows an example in which control is performed using current phase command values β ′ and β whose phase changes in the pattern shown in FIG. 8C when the control of the
詳しくは、図９（ａ）は電動モータ５のステータ５ｃのコイル５ｄに供給する駆動用信号におけるロータ５ｂの制御上の指令速度及び実速度を示すグラフ、（ｂ）は電動モータ５の制御上の仮想角度及び実角度を示すグラフ、（ｃ）はコイル５ｄに流す電流の位相を示すグラフ、（ｄ）は３相のうちある１相のコイル５ｄに流す電流値を示すグラフ、（ｅ）は電動モータ５で発生するモータトルクを示すグラフである。
Specifically, FIG. 9A is a graph showing a command speed and an actual speed for controlling the
図９（ｃ）に破線で示すように、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替え前後で制御に用いる電流位相指令値β′，βの位相に進みが生じると、図９（ｃ）に実線で示す電流位相の実値にも進みが生じる。すると、図９（ｅ）に示すように、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替え時に、モータトルクが一時的に増加する。 As shown by the broken line in FIG. 9C, when the phase of the current phase command values β ′ and β used for the control before and after switching from the synchronous control to the sensorless vector control occurs, the solid line in FIG. Progress also occurs in the actual value of the current phase shown. Then, as shown in FIG. 9E, the motor torque temporarily increases when switching from synchronous control to sensorless vector control.
モータトルクが一時的に増加しても、図９（ｃ）に示すように、電流位相の実値は、その後のセンサベクトル制御における電流位相指令値βに追従し、図９（ｅ）に示すようにモータトルクは、電動モータ５の負荷に釣り合うトルクに収束する。したがって、電動モータ５の制御には不安定状態が起こらず、電動モータ５は脱調することなく回転し続ける。
Even if the motor torque increases temporarily, as shown in FIG. 9C, the actual value of the current phase follows the current phase command value β in the subsequent sensor vector control, as shown in FIG. Thus, the motor torque converges to a torque that balances the load of the
そこで、本実施形態のモータ制御部１５ｂは、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えを、同期制御における仮想モータ角度の位相が実際のモータ角度に代わる実モータ角度の位相よりも、遅れている時に行う。
Therefore, the
具体的には、モータ制御部１５ｂは、同期制御中にロータ５ｂの回転速度がある程度上昇して、電動モータ５の誘起電圧が増加し実モータ角度を推定できるようになってから、図８（ｂ）に示すように、仮想モータ角度のｄｑ軸の位相を実モータ角度のｄｑ軸の位相に近付ける。
Specifically, the
そして、モータ制御部１５ｂは、仮想モータ角度から実モータ角度を差し引いた角度差Δθ１が負となるタイミングで、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えを行う。
Then, the
なお、先に説明したように、実モータ角度と実際のモータ角度との間には、負荷変動による位相誤差がある。仮に、この位相誤差が、位相の進み側と遅れ側とにそれぞれ３ｄｅｇずつ見込まれる場合は、この位相誤差を考慮しても、仮想モータ角度から実モータ角度を差し引いた角度差Δθ１が負となるタイミングで、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えを行うのが望ましい。 As described above, there is a phase error due to load fluctuation between the actual motor angle and the actual motor angle. If this phase error is expected to be 3 degrees on each of the phase advance side and the phase delay side, the angle difference Δθ1 obtained by subtracting the actual motor angle from the virtual motor angle is negative even if this phase error is taken into consideration. It is desirable to switch from synchronous control to sensorless vector control at the timing.
その場合、モータ制御部１５ｂは、実モータ角度と実際のモータ角度との位相誤差をａ（−６≦ａ≦６、請求項中の検出誤差の範囲に相当）として、仮想モータ角度から実モータ角度を差し引いた角度差Δθ１がΔθ１＜−｜ａ｜（｜ａ｜は位相誤差の絶対値であり、最大で｜ａ｜＝６、好ましくは｜ａ｜＝３）となるタイミングで、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えを行えばよい。
In this case, the
また、図９（ｅ）に示すように、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替え時にモータトルクが一時的に増加する場合でも、その度合いが大き過ぎると電動モータ５が脱調する可能性がある。そこで、モータトルクの増加による脱調の予防策として、上述した角度差Δθ１の下限値ｂを設定してもよい。
Further, as shown in FIG. 9E, even when the motor torque temporarily increases when switching from synchronous control to sensorless vector control, if the degree is too large, the
このとき、下限値ｂは、例えば、位相誤差ａよりも小さく、かつ、−１０ｄｅｇよりも大きい値（−１０ｄｅｇ＜ｂ＜ａ）とすることができる。下限値ｂを設定した場合は、下限値ｂ＜角度差Δθ１＜｜ａ｜が満たされるタイミングで、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えを行えばよい。 At this time, the lower limit b can be set to a value smaller than the phase error a and larger than −10 deg (−10 deg <b <a), for example. When the lower limit value b is set, switching from synchronous control to sensorless vector control may be performed at the timing when the lower limit value b <angle difference Δθ1 <| a | is satisfied.
以上のようにして、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えを行うタイミングを決定することで、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替え時にモータトルクを低下させないようにすることができる。これにより、電動モータ５の制御に不安定状態が起こって電動モータ５が脱調するのを防いで、切り替え後のセンサレスベクトル制御においても電動モータ５を安定して回転させ続けることができる。
By determining the timing for switching from synchronous control to sensorless vector control as described above, it is possible to prevent the motor torque from being reduced when switching from synchronous control to sensorless vector control. This prevents an unstable state in the control of the
以上に、モータ制御部１５ｂが、同期制御中にモータ制御部１５ｂが、仮想モータ角度から決定した電流位相指令値β′の位相が実モータ角度から決定した電流位相指令値βの位相に対して一定以上遅れているタイミングで、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えを行う場合について説明した。
As described above, the phase of the current phase command value β ′ determined from the virtual motor angle by the
しかし、仮想モータ角度から決定した電流位相指令値β′の位相が、実モータ角度から決定した電流位相指令値βの位相と同じか、又は、実モータ角度から決定した電流位相指令値βの位相に対して進んでいるタイミングで、モータ制御部１５ｂが、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えを行うようにすることもできる。
However, the phase of the current phase command value β ′ determined from the virtual motor angle is the same as the phase of the current phase command value β determined from the actual motor angle, or the phase of the current phase command value β determined from the actual motor angle It is also possible for the
この場合、モータ制御部１５ｂは、仮想モータ角度から実モータ角度を差し引いた角度差Δθ１がゼロ又は正となるタイミングで、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えを行う。
In this case, the
但し、センサレスベクトル制御への切り替え直後に、実モータ角度から決定した電流位相指令値βの初期値の位相に、上述した角度差Δθ１（請求項中の差分に相当）と、上述した位相誤差ａの絶対値｜ａ｜とを加えた位相（β＋Δθ１＋｜ａ｜）の電流位相指令値を、電動モータ５の制御に用いる。 However, immediately after switching to the sensorless vector control, the above-described angle difference Δθ1 (corresponding to the difference in the claims) and the phase error a described above are added to the initial phase of the current phase command value β determined from the actual motor angle. The current phase command value of the phase (β + Δθ1 + | a |) obtained by adding the absolute value | a |
これにより、センサレスベクトル制御への切り替え直後に電動モータ５の制御に用いる電流位相指令値（β＋Δθ１＋｜ａ｜）の位相を、切り替え直前の同期制御中にモータ制御部１５ｂが仮想モータ角度から決定した最新の電流位相指令値β′の位相に対して、進んだ位相とすることができる。
Thereby, the
よって、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替え時にモータトルクを低下させず、これにより、電動モータ５の制御に不安定状態が起こって電動モータ５が脱調するのを防いで、切り替え後のセンサレスベクトル制御においても電動モータ５を安定して回転させ続けることができる。
Therefore, the motor torque is not reduced when switching from synchronous control to sensorless vector control, thereby preventing an unstable state from occurring in the control of the
そして、以上に説明した内容で、同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えを行うことで、電動コンプレッサ１の圧縮機構３のロータ３ｅを回転させる電動モータ５の同期制御におけるｄ′軸及びｑ′軸の座標と、センサレスベクトル制御におけるｄ軸及びｑ軸の座標との間に位相誤差があっても、モータトルクの低下による制御不安定状態を生じさせず、安定して制御を切り替えることができる。
The d ′ axis and the q ′ axis in the synchronous control of the
なお、本実施形態では、電動モータ５が、永久磁石を内部に埋め込んだ埋込磁石形（ＩＰＭ：Interior permanent Magnet ）のロータ５ｂを用いたＩＰＭモータである場合について説明した。しかし、例えば、永久磁石を表面に露出させた表面磁石形(ＳＰＭ：Surface Permanent Magnet ）のロータ５ｂを用いたＳＰＭモータを電動モータ５に用いてもよい。
In the present embodiment, the case where the
その場合、モータトルクＴの特性が図２に示すＩＰＭモータの特性とは異なるが、電流位相が進むとトルクが増加する期間に同期制御からセンサレスベクトル制御への切り替えを行うようにすればよい。 In that case, although the characteristic of the motor torque T is different from the characteristic of the IPM motor shown in FIG. 2, switching from synchronous control to sensorless vector control may be performed during a period in which the torque increases as the current phase advances.
また、以上の実施形態では、シリンダ室３ｄ内でロータ３ｅを回転させるベーンロータリー式の圧縮機構３を有する電動コンプレッサ１に本発明を適用した場合を例に取って説明した。しかし、本発明は、例えば、可動スクロールを固定スクロールに対して回転させて気体を圧縮するスクロール方式のコンプレッサ等、回転体を回転させることで気体を吸入して圧縮する回転式の圧縮機構を有するコンプレッサをモータで回転させる場合に広く適用可能である。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the
本発明は、冷媒の圧縮機構を電動モータで駆動する電動コンプレッサにおいて利用することができる。 The present invention can be used in an electric compressor in which a refrigerant compression mechanism is driven by an electric motor.
１ 電動コンプレッサ（コンプレッサ）
３ 圧縮機構
３ａ，３ｂ サイドブロック
３ｃ シリンダブロック
３ｄ シリンダ室
３ｅ ロータ（回転体）
３ｆ，３ｇ 軸受部
３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ 通路
５ 電動モータ（モータ）
５ａ 回転軸
５ｂ ロータ
５ｃ ステータ
５ｄ コイル
７ ハウジング
７ａ 吐出室
７ｂ 吸入室
７ｃ 開口
７ｄ 液溜まり部
７ｅ 油分離器
９ 蓋部
１１ 潤滑油
１３ 直流電源
１５ コントローラ（コンプレッサモータ制御装置）
１５ａ インバータ回路
１５ｂ モータ制御部（電流位相指令手段、仮想モータ角度想定手段、実モータ角度検出手段、制御切替手段）
１５ｃ メモリ
ａ 位相誤差（検出誤差）
ｂ 角度差の下限値
Ｉ モータ電流ベクトル
Ｔ モータトルク
Ｑ１〜Ｑ６ ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）
Ｔ モータトルク
Ｘ 回転方向
β，β′ 電流位相指令値
Δθ１ 角度差（差分）
1 Electric compressor (compressor)
3
3f,
15c Memory a Phase error (detection error)
b Lower limit of angle difference I Motor current vector T Motor torque Q1 to Q6 IGBT (insulated gate bipolar transistor)
T Motor torque X Direction of rotation β, β 'Current phase command value Δθ1 Angular difference (difference)
Claims (9)
前記同期制御から前記センサレスベクトル制御への切替時に、常に、切替直前の前記同期制御において前記モータ（５）のステータ（５ｃ）に供給された電流の位相と同じ位相又はそれよりも位相進み方向にずらした位相の電流を、切替直後の前記センサレスベクトル制御において前記ステータ（５ｃ）に初期値として供給する電流位相指令手段（１５ｂ）を備える、
コンプレッサモータ制御装置（１５）。 The rotational speed of the rotor (5b) of the motor (5) that rotates the rotating body (3e) of the compression mechanism (3) of the compressor (1) in which the sucked gas is compressed depends on the current, voltage, etc. of the motor (5). In the control device (15) for rotating the rotor (5b) by switching from synchronous control to sensorless vector control when a predetermined speed at which the rotation angle of the rotor (5b) can be detected from the information of
When switching from the synchronous control to the sensorless vector control, always in the same phase as the phase of the current supplied to the stator (5c) of the motor (5) in the synchronous control immediately before the switching, or in a phase advance direction. Current phase command means (15b) for supplying a current having a shifted phase as an initial value to the stator (5c) in the sensorless vector control immediately after switching;
Compressor motor control device (15).
前記ロータ（５ｂ）が前記所定速度以上の回転速度で回転しているときの前記同期制御における前記モータ（５）の電流や電圧等の情報から、前記ロータ（５ｂ）の回転角度を実モータ角度として検出する実モータ角度検出手段（１５ｂ）と、
前記仮想モータ角度から前記実モータ角度を差し引いた差分（Δθ１）が負の値であるときに、前記同期制御から前記センサレスベクトル制御への切替を行う制御切替手段（１５ｂ）とをさらに備える、
請求項１又は２記載のコンプレッサモータ制御装置（１５）。 The rotation angle of the rotor (5b) is assumed as a virtual motor angle from the rotation speed of the magnetic field of the stator (5c) in the synchronous control when the rotor (5b) is rotating at a rotation speed equal to or higher than the predetermined speed. Virtual motor angle assumption means (15b) to perform,
From the information such as the current and voltage of the motor (5) in the synchronous control when the rotor (5b) is rotating at a rotational speed equal to or higher than the predetermined speed, the rotation angle of the rotor (5b) is determined as an actual motor angle. An actual motor angle detecting means (15b) for detecting
Control switching means (15b) for switching from the synchronous control to the sensorless vector control when the difference (Δθ1) obtained by subtracting the actual motor angle from the virtual motor angle is a negative value.
The compressor motor control device (15) according to claim 1 or 2.
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