JP3690160B2 - ブラシレスｄｃモータ制御方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はブラシレスＤＣモータ制御方法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、インバータを制御してブラシレスＤＣモータに所定の電圧もしくは電流を供給することによりブラシレスＤＣモータを制御するための方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ブラシレスＤＣモータを高効率運転する方法として、モータ電流の瞬時値を検出し、トルク／電流比が大きくなるよう電流制御を行う方法が採用される。
【０００３】
例えば、回転子の内部に永久磁石を設けてなる、いわゆる埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータにおいては、磁石トルク（ｑ軸電流に比例するトルク）とリラクタンストルク（ｄ軸電流とｑ軸電流との積に比例するトルク）との和が発生トルクとなり、運転状態（トルクおよび速度）に応じてｄ軸電流を適切に制御して損失を最小にすることで高効率運転を実現することができる。また、このような制御を実現するために、高精度高分解能な位置検出器（エンコーダ）と、電流制御を行うための、モータ電流の瞬時値を検出する電流検出器とを用い、両検出値に基づいて逐次演算を行い、インバータを制御する構成を採用している。
【０００４】
また、回転子の表面に永久磁石を設けてなる、いわゆる表面磁石構造のブラシレスＤＣモータにおいては、トルクに関与しないｄ軸電流が０となるように制御することで最大効率運転を実現することができる。
【０００５】
上記の何れのブラシレスＤＣモータ制御システムも、主として工作機械やロボットなどの高速なトルク応答が必要な分野に使用されており、これらの場合には、高精度高分解能な位置検出器、瞬時電流検出器などを設けることができるので、特に問題は生じない。
【０００６】
しかし、家電製品（例えば、空気調和機、冷蔵庫、掃除機など）においては、コストに対する要求が厳しいため、安価な構成を採用することが強く望まれているが、上記の構成のブラシレスＤＣモータ制御システムにおいては、高精度高分解能な位置検出器、瞬時電流検出器、十分な制御演算能力を有する高性能なマイコンが必要であり、到底安価に構成することができないのであるから、家電製品の駆動源としてブラシレスＤＣモータを採用する場合に、上記の構成のブラシレスＤＣモータ制御システムを採用することができない。
【０００７】
さらに、空気調和機に用いられる圧縮機用モータは高温（例えば、１５０℃）、高圧（例えば、５０ＭＰａ）の環境下におかれるため、ロータリーエンコーダなどの高精度高分解能なセンサを使用することができないだけでなく、ホール素子を用いた位置検出センサなどの低精度低分解能なセンサの採用も困難であり、組立精度まで考慮すれば、ブラシレスＤＣモータの回転子の絶対位置を正確に把握することは殆ど不可能になってしまう。
【０００８】
このような点を考慮して、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線における誘起電圧を検出し、検出された誘起電圧から位置検出信号を生成し、回転子の磁極位置（位相）を決定するシステムが採用されている。
【０００９】
このシステムであれば、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく回転子の磁極位置を検出でき、しかも全体として安価に構成することができるので、家電製品に採用することができる。
【００１０】
図１３は従来のブラシレスＤＣモータ制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【００１１】
このブラシレスＤＣモータ制御装置は、インバータ１１からの出力波形をブラシレスＤＣモータ１２に供給してブラシレスＤＣモータ１２を駆動するに当たって、位置検出部１３によって回転子の磁極位置を検出するとともに、効率検出部１４によってブラシレスＤＣモータの効率を検出する。そして、位置検出部１３により検出される磁極位置検出信号を入力として、例えば、磁極位置検出信号どうしの時間間隔に基づいて、速度検出部１５によって速度を検出する。また、速度指令と検出された速度とを入力として速度制御部１６によって速度偏差に対応する速度制御信号を生成するとともに、効率指令と検出された効率とを入力として位相補正部１７によって効率偏差に対応する位相補正信号（位相補正量を示す信号）を生成し、磁極位置検出信号を波形切り替えタイミングとし、かつ速度制御信号および位相補正信号を入力として、インバータ波形制御部１８によって波形制御信号を生成してインバータ１１に供給している。
【００１２】
この構成のブラシレスＤＣモータ制御装置を採用した場合には、図１４中（Ａ）に示すように、回転子の磁極位置が変化し、図１４中（Ｂ）に示すように、電気角６０°ごとにレベルが反転する磁極位置検出信号が生成される。そして、図１４中（Ｃ）に示すように、基準位相が磁極位置検出信号の立ち上がり、立ち下がりごとに変化し、図１４中（Ｄ）に示すように、効率指令どおりにブラシレスＤＣモータの運転を行うことができる位相補正量が得られるので、図１４中（Ｅ）に示すように、インバータからの出力波形位相が設定される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ブラシレスＤＣモータの固定子巻線における誘起電圧を検出し、検出された誘起電圧から位置検出信号を生成し、回転子の磁極位置（位相）を決定するシステムを採用した場合には、得られる位置検出信号が、信号を生成／処理するハードウェアの特性や誘起電圧の特性の影響を受けるため、回転子の磁極位置を正確に決定することができない。すなわち、回転子の絶対位置に対して定常偏差を持つだけでなく、ブラシレスＤＣモータの運転条件（回転数、負荷トルクなど）に起因して、回転子の絶対位置に対して位相のずれが生じる。
【００１４】
この結果、ブラシレスＤＣモータを高効率に運転することができなくなってしまう。
【００１５】
【発明の目的】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく、安価な構成でブラシレスＤＣモータを高効率に運転することができるブラシレスＤＣモータ制御方法およびその装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１のブラシレスＤＣモータ制御方法は、インバータを制御してブラシレスＤＣモータに所定の電圧もしくは電流を供給することによりブラシレスＤＣモータを制御するに当たって、
回転子の回転位置を示す位相基準点を仮決定し、ブラシレスＤＣモータの速度情報を基に位相基準点を更新し、更新された位相基準点に基づいてインバータを制御する方法である。
【００１７】
請求項２のブラシレスＤＣモータ制御方法は、ブラシレスＤＣモータの効率、力率、電流位相の少なくとも１つを検出し、ブラシレスＤＣモータの効率、力率、または電流位相が所望の値になるように、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する方法である。
【００１８】
請求項３のブラシレスＤＣモータ制御方法は、インバータの入力電力からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、インバータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する方法である。
【００１９】
請求項４のブラシレスＤＣモータ制御方法は、ブラシレスＤＣモータの入力電力からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する方法である。
【００２０】
請求項５のブラシレスＤＣモータ制御方法は、インバータの入力電流からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、インバータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する方法である。
【００２１】
請求項６のブラシレスＤＣモータ制御方法は、ブラシレスＤＣモータの入力電流からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する方法である。
【００２２】
請求項７のブラシレスＤＣモータ制御方法は、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、差電位を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する方法である。
【００２３】
請求項８のブラシレスＤＣモータ制御方法は、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの速度を検出する方法である。
【００２４】
請求項９のブラシレスＤＣモータ制御方法は、ブラシレスＤＣモータの相電流からブラシレスＤＣモータの速度を検出する方法である。
【００２５】
請求項１０のブラシレスＤＣモータ制御方法は、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの速度および効率を検出する方法である。
【００２６】
請求項１１のブラシレスＤＣモータ制御装置は、インバータを制御してブラシレスＤＣモータに所定の電圧もしくは電流を供給することによりブラシレスＤＣモータを制御するものであって、
回転子の回転位置を示す位相基準点を仮決定する位相基準点仮決定手段と、ブラシレスＤＣモータの速度情報を基に位相基準点を更新する基準点更新手段と、更新された位相基準点に基づいてインバータを制御するインバータ制御手段とを含むものである。
【００２７】
請求項１２のブラシレスＤＣモータ制御装置は、ブラシレスＤＣモータの効率、力率、電流位相の少なくとも１つを検出し、ブラシレスＤＣモータの効率、力率、または電流位相が所望の値になるように、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する位相補正量決定手段をさらに含むものである。
【００２８】
請求項１３のブラシレスＤＣモータ制御装置は、前記位相補正量決定手段として、インバータの入力電力からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、インバータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するものである。
【００２９】
請求項１４のブラシレスＤＣモータ制御装置は、前記位相補正量決定手段として、ブラシレスＤＣモータの入力電力からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するものである。
【００３０】
請求項１５のブラシレスＤＣモータ制御装置は、前記位相補正量決定手段として、インバータの入力電流からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、インバータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するものである。
【００３１】
請求項１６のブラシレスＤＣモータ制御装置は、前記位相補正量決定手段として、ブラシレスＤＣモータの入力電流からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するものである。
【００３２】
請求項１７のブラシレスＤＣモータ制御装置は、前記位相補正量決定手段として、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータ（２）の効率を検出し、差電位を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するものである。
【００３３】
請求項１８のブラシレスＤＣモータ制御装置は、前記基準点更新手段として、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの速度を検出し、検出された速度を基に位相基準点を更新するものを採用するものである。
【００３４】
請求項１９のブラシレスＤＣモータ制御装置は、前記基準点更新手段として、ブラシレスＤＣモータの相電流からブラシレスＤＣモータの速度を検出し、検出された速度を基に位相基準点を更新するものを採用するものである。
【００３５】
請求項２０のブラシレスＤＣモータ制御装置は、前記基準点更新手段、および位相補正量決定手段として、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの速度および効率を検出し、検出された速度を基に位相基準点を更新するとともに、差電位を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するものである。
【００３６】
【作用】
請求項１のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、インバータを制御してブラシレスＤＣモータに所定の電圧もしくは電流を供給することによりブラシレスＤＣモータを制御するに当たって、
回転子の回転位置を示す位相基準点を仮決定し、ブラシレスＤＣモータの速度情報を基に位相基準点を更新し、更新された位相基準点に基づいてインバータを制御するのであるから、回転子の磁極位置を検出する必要がなくなり、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができる。
【００３７】
請求項２のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、ブラシレスＤＣモータの効率、力率、電流位相の少なくとも１つを検出し、ブラシレスＤＣモータの効率、力率、または電流位相が所望の値になるように、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するのであるから、請求項１の作用に加え、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率にすることができる。
【００３８】
請求項３のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、インバータの入力電力からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、インバータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するのであるから、請求項２の作用に加え、インバータの入力電力を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率（最大効率を含む所望の効率、以下、同じ）で運転することができる。
【００３９】
請求項４のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、ブラシレスＤＣモータの入力電力からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するのであるから、請求項２の作用に加え、ブラシレスＤＣモータの入力電力を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００４０】
請求項５のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、インバータの入力電流からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、インバータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するのであるから、請求項２の作用に加え、インバータの入力電流を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００４１】
請求項６のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、ブラシレスＤＣモータの入力電流からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するのであるから、請求項２の作用に加え、ブラシレスＤＣモータの入力電流を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００４２】
請求項７のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、差電位を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するのであるから、請求項２の作用に加え、差電位を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００４３】
請求項８のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの速度を検出するのであるから、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく請求項１または請求項２と同様の作用を達成することができる。
【００４４】
請求項９のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、ブラシレスＤＣモータの相電流からブラシレスＤＣモータの速度を検出するのであるから、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく、しかも請求項８よりも簡単な構成で、請求項１または請求項２と同様の作用を達成することができる。
【００４５】
請求項１０のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの速度および効率を検出するのであるから、両中性点電位の差電位からブラシレスＤＣモータの速度および効率を検出することができ、検出された速度に基づいて位相基準点を更新することができるとともに、検出された効率に基づいて位相補正量を決定することができる。この結果、得られた位相基準点に基づいてインバータを制御してブラシレスＤＣモータを運転することができるとともに、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができる。また、回転子の磁極位置を検出する必要がないので、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができる。
【００４６】
請求項１１のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、インバータを制御してブラシレスＤＣモータに所定の電圧もしくは電流を供給することによりブラシレスＤＣモータを制御するに当たって、
位相基準点仮決定手段によって、回転子の回転位置を示す位相基準点を仮決定し、基準点更新手段によって、ブラシレスＤＣモータの速度情報を基に位相基準点を更新し、インバータ制御手段によって、更新された位相基準点に基づいてインバータを制御することができる。
【００４７】
したがって、回転子の磁極位置を検出する必要がなくなり、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができる。
【００４８】
請求項１２のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、ブラシレスＤＣモータの効率、力率、電流位相の少なくとも１つを検出し、ブラシレスＤＣモータの効率、力率、または電流位相が所望の値になるように、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する位相補正量決定手段をさらに含むのであるから、請求項１１の作用に加え、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができる。
【００４９】
請求項１３のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、前記位相補正量決定手段として、インバータの入力電力からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、インバータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するのであるから、請求項１２の作用に加え、インバータの入力電力を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００５０】
請求項１４のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、前記位相補正量決定手段として、ブラシレスＤＣモータの入力電力からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するのであるから、請求項１２の作用に加え、ブラシレスＤＣモータの入力電力を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００５１】
請求項１５のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、前記位相補正量決定手段として、インバータの入力電流からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、インバータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するのであるから、請求項１２の作用に加え、インバータの入力電流を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００５２】
請求項１６のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、前記位相補正量決定手段として、ブラシレスＤＣモータの入力電流からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するのであるから、請求項１２の作用に加え、ブラシレスＤＣモータの入力電流を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００５３】
請求項１７のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、前記位相補正量決定手段として、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータ（２）の効率を検出し、差電位を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するのであるから、請求項１２の作用に加え、差電位を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００５４】
請求項１８のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、前記基準点更新手段として、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの速度を検出し、検出された速度を基に位相基準点を更新するものを採用するのであるから、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく請求項１１または請求項１２と同様の作用を達成することができる。
【００５５】
請求項１９のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、前記基準点更新手段として、ブラシレスＤＣモータの相電流からブラシレスＤＣモータの速度を検出し、検出された速度を基に位相基準点を更新するものを採用するのであるから、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく、しかも請求項１８よりも簡単な構成で、請求項１１または請求項１２と同様の作用を達成することができる。
【００５６】
請求項２０のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、前記基準点更新手段、および位相補正量決定手段として、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの速度および効率を検出し、検出された速度を基に位相基準点を更新するとともに、差電位を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するのであるから、両中性点電位の差電位からブラシレスＤＣモータの速度および効率を検出することができ、検出された速度に基づいて位相基準点を更新することができるとともに、検出された効率に基づいて位相補正量を決定することができる。この結果、得られた位相基準点に基づいてインバータを制御してブラシレスＤＣモータを運転することができるとともに、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができる。また、回転子の磁極位置を検出する必要がないので、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができる。
【００５７】
さらに詳細に説明する。
【００５８】
位相基準点を仮決定すれば、ブラシレスＤＣモータの回転子の磁極のある時点における回転位置を仮決定することができる。ただし、このようにして仮決定されたある時刻における回転位置は、その時刻における真の回転位置（絶対位置）からずれている。そして、このずれは時間とともに変動してもよい。
【００５９】
このようにして回転位置が仮決定された後は、速度情報が更新されるたびに、速度情報に基づいて位相基準点（回転子のある時刻における回転位置）を更新する。
【００６０】
そして、仮決定したある時点における回転位置と速度情報から、インバータ出力波形更新時点での回転位置を推定する。ここで、位相基準点がずれているのであるから、推定した回転位置も当然ずれている。ただし、ほぼ正確な速度情報から回転位置を推定しているのであるから、ずれ量はほぼ一定となる。
【００６１】
したがって、回転子の磁極位置を検出することなくブラシレスＤＣモータを駆動することができ、しかも、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができる。
【００６２】
また、効率、力率、または電流位相情報を取り込み、効率、力率、または電流位相が最大値または所定の値になるように、インバータ出力波形位相を制御すれば、回転位置推定の際にずれが生じていても何ら問題はなく、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができる。また、ずれ量が多少変動しても、インバータ出力波形位相がずれ量の変動に応じて変化するため、問題は生じず、同様に、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができる。
【００６３】
具体的には、インバータ出力波形位相は、回転子の回転位置（位相）と位相補正量とを加算して得た位相と等しいという関係があるので、例えば、回転位置（位相）を＋３０°間違えて認識していたとしても、位相補正量を狙いの位相から−３０°に設定すれば、結果的にインバータ出力波形位相は狙い通りの位相になる。すなわち、回転位置（位相）に誤差が含まれていても、例えば、効率情報を見て効率が最大になるように位相補正量を調整すれば、インバータ出力波形位相は最適値となる。ただし、制御の応答性が回転子の回転に対して十分に速い場合は問題ないが、そうでない場合は、速度情報を用いて（誤差を含む）回転位置を示す位相基準点を随時更新していくことで誤差量を一定に保てばよい。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明のブラシレスＤＣモータ制御方法およびその装置の実施の態様を詳細に説明する。
【００６５】
図１はこの発明のブラシレスＤＣモータ制御装置の一実施態様を示すブロック図である。
【００６６】
このブラシレスＤＣモータ制御装置は、インバータ１からの出力波形をブラシレスＤＣモータ２に供給してブラシレスＤＣモータ２を動作させるものであって、ブラシレスＤＣモータ２の速度を検出する速度検出部３と、ブラシレスＤＣモータ２の効率を検出する効率検出部４と、検出された速度を入力として回転子の回転位置を示す位相基準点を仮決定する位相基準点仮決定部５と、速度指令と検出された速度とを入力として速度偏差に対応する速度制御信号を生成する速度制御部６と、効率指令と検出された効率とを入力として位相補正量を生成する位相補正部７と、仮決定された位相基準点、速度制御信号、および位相補正量を入力として波形制御信号を生成し、インバータ１に供給するインバータ波形制御部８とを有している。
【００６７】
前記速度検出部３は、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点電位との差信号を入力として速度を検出するものである。
【００６８】
前記効率検出部４は、ブラシレスＤＣモータ２の入力電力、ブラシレスＤＣモータ２の入力電流、またはブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差信号を入力としてブラシレスＤＣモータ２の効率を検出するものであればよい。
【００６９】
前記位相基準点仮決定部５は、検出された速度に基づいて位相基準点（回転子の磁極位置）を仮決定するものであり、仮決定された位相基準点は、絶対的な磁極位置に対して定常偏差を有していてもよく、または、偏差が運転状態により変化するものであってもよい。
【００７０】
前記位相補正部７は、ブラシレスＤＣモータ２の効率を指示された効率にすべく、効率偏差に対応する位相補正量を生成するものである。ここで生成される位相補正量は、結果的に、位相基準点仮決定部５で基準位相を仮決定する際に生じた偏差分を電流位相から減じた値になる。
【００７１】
図２、図３は位相基準点を仮決定する処理の一例を説明するフローチャートである。
【００７２】
運転開始処理が行われた場合に図２のフローチャートの処理が行われる。
【００７３】
ステップＳＰ１において、フリーランタイマをスタートさせ、ステップＳＰ２において、位相基準点を仮決定する。具体的には、現在のタイマ値を位相基準点とする。そして、ステップＳＰ３において、検出された速度から電気角６０°に相当するタイマ値を算出し、ステップＳＰ４において、前記現在のタイマ値と電気角６０°に相当するタイマ値とを加算して、加算値をコンペアレジスタに設定し、そのまま一連の処理を終了する。
【００７４】
そして、フリーランタイマのタイマ値とコンペアレジスタの設定値とが一致した場合に図３のフローチャートの処理が行われる。
【００７５】
ステップＳＰ１において、位相基準点を更新する。具体的には、現在のタイマ値を位相基準点とする。そして、ステップＳＰ２において、検出された速度から電気角６０°に相当するタイマ値を算出し、ステップＳＰ３において、前記現在のタイマ値と電気角６０°に相当するタイマ値とを加算して、加算値をコンペアレジスタに設定し、そのまま一連の処理を終了する。
【００７６】
したがって、図２のフローチャートのステップＳＰ２において仮決定された位相基準点は、回転子の実際の磁極位置とは異なっている可能性が高く（定常偏差を有している可能性が高く）、しかも偏差が運転状態により変化する可能性が高いが、電気角６０°ごとに得られることになる。
【００７７】
上記の構成のブラシレスＤＣモータ制御装置の作用は次のとおりである。
【００７８】
インバータ１からの出力波形をブラシレスＤＣモータ２に供給してブラシレスＤＣモータ２を動作させている間に、速度検出部３において、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差信号の変化周期などからブラシレスＤＣモータ２の速度を検出する。したがって、例えば、図４中（Ａ）に示すように回転子の磁極位置（位相）が変化するようにブラシレスＤＣモータ２が動作している場合に、図４中（Ｂ）に示すように、速度情報が得られる。ここで、下方に位置する速度情報は実際の速度よりも遅いことを示し、上方に位置する速度情報は実際の速度よりも速いことを示している。
【００７９】
そして、検出された速度情報に基づいて位相基準点仮決定部５によって位相基準点を仮決定することにより、基準位相が図４中（Ｃ）に示すように設定される。図４中（Ｂ）と対比すれば、実際の速度よりも遅い場合に基準位相が徐々に遅れ、実際の速度よりも速い場合に基準位相が徐々に進むことが分かる。
【００８０】
また、指示された効率でブラシレスＤＣモータ２を動作させるための位相補正量は、効率指令と、効率検出部４によって検出された効率とを入力とする位相補正部７によって算出され、図４中（Ｄ）に示すように変化する。図４中（Ｃ）と対比すれば、基準位相が徐々に遅れている場合に位相補正量が増加させられ、基準位相が徐々に進んでいる場合に位相補正量が減少させられていることが分かる。 そして、仮決定された位相基準点、速度制御部６により生成された速度制御信号、および算出された位相補正量を入力とするインバータ波形制御部８からの波形制御信号をインバータ１に供給することにより、図４中（Ｅ）に示す出力波形位相が得られる。
【００８１】
以上の説明から分かるように、回転子の磁極位置の検出を行わなくても、位相基準点を仮決定するとともに、所望の効率で運転できるように位相補正量を設定するだけで、ブラシレスＤＣモータ２を所望の効率で運転することができる。
【００８２】
図５は回転子の磁極位置検出信号に基づいてブラシレスＤＣモータを動作させる場合の各部の信号波形を示す図である。
【００８３】
インバータ１からの出力波形をブラシレスＤＣモータ２に供給してブラシレスＤＣモータ２を動作させている間に、図示しない位置検出部において、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差信号のゼロクロスなどからブラシレスＤＣモータ２の回転子の磁極位置を検出する。したがって、例えば、図５中（Ａ）に示すように回転子の磁極位置（位相）が変化するようにブラシレスＤＣモータ２が動作している場合に、図５中（Ｂ）に示すように、位置信号が得られる。ここで、図５中（Ｂ）に示す位置信号は、その当初に位置信号が徐々に進み、次いで徐々に遅れ、次いで叙事に進む状態を示している。
【００８４】
そして、検出された位置信号に基づいてインバータ波形の切り替え制御を行うことにより、基準位相が図５中（Ｃ）に示すように設定される。図５中（Ｂ）と対比すれば、位置信号が進んでいる場合に基準位相が徐々に進み、位置信号が遅れている場合に基準位相が徐々に遅れることが分かる。
【００８５】
また、指示された効率でブラシレスＤＣモータ２を動作させるための位相補正量は、効率指令と、効率検出部４によって検出された効率とを入力とする位相補正部７によって算出され、図５中（Ｄ）に示すように変化する。図５中（Ｃ）と対比すれば、基準位相が徐々に遅れている場合に位相補正量が増加させられ、基準位相が徐々に進んでいる場合に位相補正量が減少させられていることが分かる。 そして、位置信号、速度制御部６により生成された速度制御信号、および算出された位相補正量を入力とするインバータ波形制御部８からの波形制御信号をインバータ１に供給することにより、図５中（Ｅ）に示す出力波形位相が得られる。
【００８６】
図６は位置信号と基準位相更新タイミングとの関係を示し、図７は速度情報更新タイミングと基準位相更新タイミングとの関係を示している。
【００８７】
図６を参照すれば、電気角６０°ごとに位置検出が行われるとともに、基準位相更新が行われることが分かる。また、図７を参照すれば、最初の速度情報更新タイミングを基準位相更新の最初のタイミングとし、その後は、電気角６０°ごとに基準位相更新が行われることが分かる。したがって、図７における基準位相更新タイミングは、回転子の磁極位置（位相）に対して定常偏差を有しているとともに、この偏差は運転状態により変化するものであるから、位相基準点は磁極位置とは直接的な関係を全く有していない。
【００８８】
したがって、図４と図５とを対比すれば、位置信号を用いなくても、位相基準点を仮決定することにより、ブラシレスＤＣモータを同様に制御できることが分かる。
【００８９】
図８はこの発明のブラシレスＤＣモータ制御装置の他の実施態様を示すブロック図である。
【００９０】
このブラシレスＤＣモータ制御装置が図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と異なる点は、効率検出部４に代えて、力率検出部９を採用した点のみである。ここで、力率検出部９は、例えば、インバータ１の相電圧、相電流、相電流の基本波成分、相電圧と相電流の基本波成分との位相差を入力として力率を算出するものである。
【００９１】
この構成を採用した場合には、効率に代えて力率を算出して、効率指令との偏差を算出し、算出された偏差に対応させて位相補正量を算出することができる。
【００９２】
したがって、図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と同様に、仮決定された位相基準点に基づいて基準位相および位相補正量を設定し、出力波形位相を制御してブラシレスＤＣモータ２を動作させることができる。
【００９３】
図９はこの発明のブラシレスＤＣモータ制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【００９４】
このブラシレスＤＣモータ制御装置が図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と異なる点は、効率検出部４に代えて効率推定部４’を採用した点のみである。ここで、効率推定部４’は、インバータ１の入力電力、または入力電流を入力として効率を推定するものである。
【００９５】
この構成を採用した場合にも、図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と同様に、仮決定された位相基準点に基づいて基準位相および位相補正量を設定し、出力波形位相を制御してブラシレスＤＣモータ２を動作させることができる。
【００９６】
図１０はこの発明のブラシレスＤＣモータ制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【００９７】
このブラシレスＤＣモータ制御装置が図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と異なる点は、効率検出部４に代えて効率推定部４’’を採用した点のみである。ここで、効率推定部４’’は、ブラシレスＤＣモータ２の入力電力、または入力電流を入力として効率を推定するものである。
【００９８】
この構成を採用した場合にも、図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と同様に、仮決定された位相基準点に基づいて基準位相および位相補正量を設定し、出力波形位相を制御してブラシレスＤＣモータ２を動作させることができる。
【００９９】
図１１はこの発明のブラシレスＤＣモータ制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【０１００】
このブラシレスＤＣモータ制御装置が図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と異なる点は、速度検出部３として、ブラシレスＤＣモータ２の相電流を入力として、相電流の変化周期などから速度情報を検出するものを採用した点のみである。
【０１０１】
この構成を採用した場合にも、図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と同様に、仮決定された位相基準点に基づいて基準位相および位相補正量を設定し、出力波形位相を制御してブラシレスＤＣモータ２を動作させることができる。
【０１０２】
図１２はこの発明のブラシレスＤＣモータ制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【０１０３】
このブラシレスＤＣモータ制御装置が図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と異なる点は、速度検出部３として、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差信号の位相情報を入力として速度を検出するものを採用し、効率検出部４として、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差信号の振幅を入力として効率を検出するものを採用した点のみである。
【０１０４】
この構成を採用した場合にも、図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と同様に、仮決定された位相基準点に基づいて基準位相および位相補正量を設定し、出力波形位相を制御してブラシレスＤＣモータ２を動作させることができる。
【０１０５】
なお、以上の各実施態様において、インバータ入力電流、インバータ入力電力、ブラシレスＤＣモータ入力電流、またはブラシレスＤＣモータ入力電力を最小にするように位相補正量を設定することにより、ブラシレスＤＣモータ２を最大効率で運転することができる。
【０１０６】
【発明の効果】
請求項１の発明は、任意に仮決定した位相基準点を速度情報に基づいて更新し、得られた位相基準点に基づいてインバータを制御してブラシレスＤＣモータを運転することができ、また、回転子の磁極位置を検出する必要がないので、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができるという特有の効果を奏する。
【０１０７】
請求項２の発明は、請求項１の効果に加え、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができるという特有の効果を奏する。
【０１０８】
請求項３の発明は、請求項２の効果に加え、インバータの入力電力を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１０９】
請求項４の発明は、請求項２の効果に加え、ブラシレスＤＣモータの入力電力を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１１０】
請求項５の発明は、請求項２の効果に加え、インバータの入力電流を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１１１】
請求項６の発明は、請求項２の効果に加え、ブラシレスＤＣモータの入力電流を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１１２】
請求項７の発明は、請求項２の効果に加え、両中性点電位の差電位を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１１３】
請求項８の発明は、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく請求項１または請求項２と同様の効果を奏する。
【０１１４】
請求項９の発明は、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく、しかも請求項８よりも簡単な構成で、請求項１または請求項２と同様の効果を奏する。
【０１１５】
請求項１０の発明は、両中性点電位の差電位からブラシレスＤＣモータの速度および効率を検出することができ、検出された速度に基づいて位相基準点を更新することができるとともに、検出された効率に基づいて位相補正量を決定することができ、ひいては、得られた位相基準点に基づいてインバータを制御してブラシレスＤＣモータを高効率に運転することができるとともに、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができ、また、回転子の磁極位置を検出する必要がないので、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができるという特有の効果を奏する。
【０１１６】
請求項１１の発明は、任意に仮決定した位相基準点を速度情報に基づいて更新し、得られた位相基準点に基づいてインバータを制御してブラシレスＤＣモータを運転することができ、また、回転子の磁極位置を検出する必要がないので、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができるという特有の効果を奏する。
【０１１７】
請求項１２の発明は、請求項１１の効果に加え、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができるという特有の効果を奏する。
【０１１８】
請求項１３の発明は、請求項１２の効果に加え、インバータの入力電力を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１１９】
請求項１４の発明は、請求項１２の効果に加え、ブラシレスＤＣモータの入力電力を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１２０】
請求項１５の発明は、請求項１２の効果に加え、インバータの入力電流を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１２１】
請求項１６の発明は、請求項１２の効果に加え、ブラシレスＤＣモータの入力電流を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１２２】
請求項１７の発明は、請求項１２の効果に加え、両中性点電位の差電位を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１２３】
請求項１８の発明は、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく請求項１１または請求項１２と同様の効果を奏する。
【０１２４】
請求項１９の発明は、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく、しかも請求項１８よりも簡単な構成で、請求項１１または請求項１２と同様の効果を奏する。
【０１２５】
請求項２０の発明は、両中性点電位の差電位からブラシレスＤＣモータの速度および効率を検出することができ、検出された速度に基づいて位相基準点を更新することができるとともに、検出された効率に基づいて位相補正量を決定することができ、ひいては、得られた位相基準点に基づいてインバータを制御してブラシレスＤＣモータを高効率に運転することができるとともに、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができ、また、回転子の磁極位置を検出する必要がないので、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のブラシレスＤＣモータ制御装置の一実施態様を示すブロック図である。
【図２】位相基準点を仮決定する処理の一例の一部を説明するフローチャートである。
【図３】位相基準点を仮決定する処理の一例の残部を説明するフローチャートである。
【図４】図１のブラシレスＤＣモータ制御装置の各部の信号波形を示す図である。
【図５】位置検出信号に基づいてブラシレスＤＣモータを動作させるブラシレスＤＣモータ制御装置の各部の信号波形を示す図である。
【図６】位置信号と基準位相更新タイミングとの関係を示す図である。
【図７】速度情報更新タイミングと基準位相更新タイミングとの関係を示す図である。
【図８】この発明のブラシレスＤＣモータ制御装置の他の実施態様を示すブロック図である。
【図９】この発明のブラシレスＤＣモータ制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【図１０】この発明のブラシレスＤＣモータ制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【図１１】この発明のブラシレスＤＣモータ制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【図１２】この発明のブラシレスＤＣモータ制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【図１３】従来のブラシレスＤＣモータ制御装置の一例を示すブロック図である。
【図１４】図１３のブラシレスＤＣモータ制御装置の各部の信号波形を示す図である。
【符号の説明】
１ インバータ ２ ブラシレスＤＣモータ
５ 位相基準点仮決定部 ７ 位相補正部
８ インバータ波形制御部
【発明の属する技術分野】
この発明はブラシレスＤＣモータ制御方法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、インバータを制御してブラシレスＤＣモータに所定の電圧もしくは電流を供給することによりブラシレスＤＣモータを制御するための方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ブラシレスＤＣモータを高効率運転する方法として、モータ電流の瞬時値を検出し、トルク／電流比が大きくなるよう電流制御を行う方法が採用される。
【０００３】
例えば、回転子の内部に永久磁石を設けてなる、いわゆる埋込磁石構造のブラシレスＤＣモータにおいては、磁石トルク（ｑ軸電流に比例するトルク）とリラクタンストルク（ｄ軸電流とｑ軸電流との積に比例するトルク）との和が発生トルクとなり、運転状態（トルクおよび速度）に応じてｄ軸電流を適切に制御して損失を最小にすることで高効率運転を実現することができる。また、このような制御を実現するために、高精度高分解能な位置検出器（エンコーダ）と、電流制御を行うための、モータ電流の瞬時値を検出する電流検出器とを用い、両検出値に基づいて逐次演算を行い、インバータを制御する構成を採用している。
【０００４】
また、回転子の表面に永久磁石を設けてなる、いわゆる表面磁石構造のブラシレスＤＣモータにおいては、トルクに関与しないｄ軸電流が０となるように制御することで最大効率運転を実現することができる。
【０００５】
上記の何れのブラシレスＤＣモータ制御システムも、主として工作機械やロボットなどの高速なトルク応答が必要な分野に使用されており、これらの場合には、高精度高分解能な位置検出器、瞬時電流検出器などを設けることができるので、特に問題は生じない。
【０００６】
しかし、家電製品（例えば、空気調和機、冷蔵庫、掃除機など）においては、コストに対する要求が厳しいため、安価な構成を採用することが強く望まれているが、上記の構成のブラシレスＤＣモータ制御システムにおいては、高精度高分解能な位置検出器、瞬時電流検出器、十分な制御演算能力を有する高性能なマイコンが必要であり、到底安価に構成することができないのであるから、家電製品の駆動源としてブラシレスＤＣモータを採用する場合に、上記の構成のブラシレスＤＣモータ制御システムを採用することができない。
【０００７】
さらに、空気調和機に用いられる圧縮機用モータは高温（例えば、１５０℃）、高圧（例えば、５０ＭＰａ）の環境下におかれるため、ロータリーエンコーダなどの高精度高分解能なセンサを使用することができないだけでなく、ホール素子を用いた位置検出センサなどの低精度低分解能なセンサの採用も困難であり、組立精度まで考慮すれば、ブラシレスＤＣモータの回転子の絶対位置を正確に把握することは殆ど不可能になってしまう。
【０００８】
このような点を考慮して、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線における誘起電圧を検出し、検出された誘起電圧から位置検出信号を生成し、回転子の磁極位置（位相）を決定するシステムが採用されている。
【０００９】
このシステムであれば、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく回転子の磁極位置を検出でき、しかも全体として安価に構成することができるので、家電製品に採用することができる。
【００１０】
図１３は従来のブラシレスＤＣモータ制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【００１１】
このブラシレスＤＣモータ制御装置は、インバータ１１からの出力波形をブラシレスＤＣモータ１２に供給してブラシレスＤＣモータ１２を駆動するに当たって、位置検出部１３によって回転子の磁極位置を検出するとともに、効率検出部１４によってブラシレスＤＣモータの効率を検出する。そして、位置検出部１３により検出される磁極位置検出信号を入力として、例えば、磁極位置検出信号どうしの時間間隔に基づいて、速度検出部１５によって速度を検出する。また、速度指令と検出された速度とを入力として速度制御部１６によって速度偏差に対応する速度制御信号を生成するとともに、効率指令と検出された効率とを入力として位相補正部１７によって効率偏差に対応する位相補正信号（位相補正量を示す信号）を生成し、磁極位置検出信号を波形切り替えタイミングとし、かつ速度制御信号および位相補正信号を入力として、インバータ波形制御部１８によって波形制御信号を生成してインバータ１１に供給している。
【００１２】
この構成のブラシレスＤＣモータ制御装置を採用した場合には、図１４中（Ａ）に示すように、回転子の磁極位置が変化し、図１４中（Ｂ）に示すように、電気角６０°ごとにレベルが反転する磁極位置検出信号が生成される。そして、図１４中（Ｃ）に示すように、基準位相が磁極位置検出信号の立ち上がり、立ち下がりごとに変化し、図１４中（Ｄ）に示すように、効率指令どおりにブラシレスＤＣモータの運転を行うことができる位相補正量が得られるので、図１４中（Ｅ）に示すように、インバータからの出力波形位相が設定される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ブラシレスＤＣモータの固定子巻線における誘起電圧を検出し、検出された誘起電圧から位置検出信号を生成し、回転子の磁極位置（位相）を決定するシステムを採用した場合には、得られる位置検出信号が、信号を生成／処理するハードウェアの特性や誘起電圧の特性の影響を受けるため、回転子の磁極位置を正確に決定することができない。すなわち、回転子の絶対位置に対して定常偏差を持つだけでなく、ブラシレスＤＣモータの運転条件（回転数、負荷トルクなど）に起因して、回転子の絶対位置に対して位相のずれが生じる。
【００１４】
この結果、ブラシレスＤＣモータを高効率に運転することができなくなってしまう。
【００１５】
【発明の目的】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく、安価な構成でブラシレスＤＣモータを高効率に運転することができるブラシレスＤＣモータ制御方法およびその装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１のブラシレスＤＣモータ制御方法は、インバータを制御してブラシレスＤＣモータに所定の電圧もしくは電流を供給することによりブラシレスＤＣモータを制御するに当たって、
回転子の回転位置を示す位相基準点を仮決定し、ブラシレスＤＣモータの速度情報を基に位相基準点を更新し、更新された位相基準点に基づいてインバータを制御する方法である。
【００１７】
請求項２のブラシレスＤＣモータ制御方法は、ブラシレスＤＣモータの効率、力率、電流位相の少なくとも１つを検出し、ブラシレスＤＣモータの効率、力率、または電流位相が所望の値になるように、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する方法である。
【００１８】
請求項３のブラシレスＤＣモータ制御方法は、インバータの入力電力からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、インバータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する方法である。
【００１９】
請求項４のブラシレスＤＣモータ制御方法は、ブラシレスＤＣモータの入力電力からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する方法である。
【００２０】
請求項５のブラシレスＤＣモータ制御方法は、インバータの入力電流からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、インバータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する方法である。
【００２１】
請求項６のブラシレスＤＣモータ制御方法は、ブラシレスＤＣモータの入力電流からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する方法である。
【００２２】
請求項７のブラシレスＤＣモータ制御方法は、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、差電位を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する方法である。
【００２３】
請求項８のブラシレスＤＣモータ制御方法は、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの速度を検出する方法である。
【００２４】
請求項９のブラシレスＤＣモータ制御方法は、ブラシレスＤＣモータの相電流からブラシレスＤＣモータの速度を検出する方法である。
【００２５】
請求項１０のブラシレスＤＣモータ制御方法は、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの速度および効率を検出する方法である。
【００２６】
請求項１１のブラシレスＤＣモータ制御装置は、インバータを制御してブラシレスＤＣモータに所定の電圧もしくは電流を供給することによりブラシレスＤＣモータを制御するものであって、
回転子の回転位置を示す位相基準点を仮決定する位相基準点仮決定手段と、ブラシレスＤＣモータの速度情報を基に位相基準点を更新する基準点更新手段と、更新された位相基準点に基づいてインバータを制御するインバータ制御手段とを含むものである。
【００２７】
請求項１２のブラシレスＤＣモータ制御装置は、ブラシレスＤＣモータの効率、力率、電流位相の少なくとも１つを検出し、ブラシレスＤＣモータの効率、力率、または電流位相が所望の値になるように、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する位相補正量決定手段をさらに含むものである。
【００２８】
請求項１３のブラシレスＤＣモータ制御装置は、前記位相補正量決定手段として、インバータの入力電力からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、インバータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するものである。
【００２９】
請求項１４のブラシレスＤＣモータ制御装置は、前記位相補正量決定手段として、ブラシレスＤＣモータの入力電力からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するものである。
【００３０】
請求項１５のブラシレスＤＣモータ制御装置は、前記位相補正量決定手段として、インバータの入力電流からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、インバータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するものである。
【００３１】
請求項１６のブラシレスＤＣモータ制御装置は、前記位相補正量決定手段として、ブラシレスＤＣモータの入力電流からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するものである。
【００３２】
請求項１７のブラシレスＤＣモータ制御装置は、前記位相補正量決定手段として、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータ（２）の効率を検出し、差電位を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するものである。
【００３３】
請求項１８のブラシレスＤＣモータ制御装置は、前記基準点更新手段として、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの速度を検出し、検出された速度を基に位相基準点を更新するものを採用するものである。
【００３４】
請求項１９のブラシレスＤＣモータ制御装置は、前記基準点更新手段として、ブラシレスＤＣモータの相電流からブラシレスＤＣモータの速度を検出し、検出された速度を基に位相基準点を更新するものを採用するものである。
【００３５】
請求項２０のブラシレスＤＣモータ制御装置は、前記基準点更新手段、および位相補正量決定手段として、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの速度および効率を検出し、検出された速度を基に位相基準点を更新するとともに、差電位を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するものである。
【００３６】
【作用】
請求項１のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、インバータを制御してブラシレスＤＣモータに所定の電圧もしくは電流を供給することによりブラシレスＤＣモータを制御するに当たって、
回転子の回転位置を示す位相基準点を仮決定し、ブラシレスＤＣモータの速度情報を基に位相基準点を更新し、更新された位相基準点に基づいてインバータを制御するのであるから、回転子の磁極位置を検出する必要がなくなり、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができる。
【００３７】
請求項２のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、ブラシレスＤＣモータの効率、力率、電流位相の少なくとも１つを検出し、ブラシレスＤＣモータの効率、力率、または電流位相が所望の値になるように、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するのであるから、請求項１の作用に加え、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率にすることができる。
【００３８】
請求項３のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、インバータの入力電力からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、インバータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するのであるから、請求項２の作用に加え、インバータの入力電力を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率（最大効率を含む所望の効率、以下、同じ）で運転することができる。
【００３９】
請求項４のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、ブラシレスＤＣモータの入力電力からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するのであるから、請求項２の作用に加え、ブラシレスＤＣモータの入力電力を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００４０】
請求項５のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、インバータの入力電流からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、インバータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するのであるから、請求項２の作用に加え、インバータの入力電流を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００４１】
請求項６のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、ブラシレスＤＣモータの入力電流からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するのであるから、請求項２の作用に加え、ブラシレスＤＣモータの入力電流を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００４２】
請求項７のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、差電位を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するのであるから、請求項２の作用に加え、差電位を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００４３】
請求項８のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの速度を検出するのであるから、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく請求項１または請求項２と同様の作用を達成することができる。
【００４４】
請求項９のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、ブラシレスＤＣモータの相電流からブラシレスＤＣモータの速度を検出するのであるから、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく、しかも請求項８よりも簡単な構成で、請求項１または請求項２と同様の作用を達成することができる。
【００４５】
請求項１０のブラシレスＤＣモータ制御方法であれば、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの速度および効率を検出するのであるから、両中性点電位の差電位からブラシレスＤＣモータの速度および効率を検出することができ、検出された速度に基づいて位相基準点を更新することができるとともに、検出された効率に基づいて位相補正量を決定することができる。この結果、得られた位相基準点に基づいてインバータを制御してブラシレスＤＣモータを運転することができるとともに、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができる。また、回転子の磁極位置を検出する必要がないので、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができる。
【００４６】
請求項１１のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、インバータを制御してブラシレスＤＣモータに所定の電圧もしくは電流を供給することによりブラシレスＤＣモータを制御するに当たって、
位相基準点仮決定手段によって、回転子の回転位置を示す位相基準点を仮決定し、基準点更新手段によって、ブラシレスＤＣモータの速度情報を基に位相基準点を更新し、インバータ制御手段によって、更新された位相基準点に基づいてインバータを制御することができる。
【００４７】
したがって、回転子の磁極位置を検出する必要がなくなり、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができる。
【００４８】
請求項１２のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、ブラシレスＤＣモータの効率、力率、電流位相の少なくとも１つを検出し、ブラシレスＤＣモータの効率、力率、または電流位相が所望の値になるように、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する位相補正量決定手段をさらに含むのであるから、請求項１１の作用に加え、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができる。
【００４９】
請求項１３のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、前記位相補正量決定手段として、インバータの入力電力からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、インバータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するのであるから、請求項１２の作用に加え、インバータの入力電力を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００５０】
請求項１４のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、前記位相補正量決定手段として、ブラシレスＤＣモータの入力電力からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するのであるから、請求項１２の作用に加え、ブラシレスＤＣモータの入力電力を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００５１】
請求項１５のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、前記位相補正量決定手段として、インバータの入力電流からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、インバータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するのであるから、請求項１２の作用に加え、インバータの入力電流を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００５２】
請求項１６のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、前記位相補正量決定手段として、ブラシレスＤＣモータの入力電流からブラシレスＤＣモータの効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するのであるから、請求項１２の作用に加え、ブラシレスＤＣモータの入力電流を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００５３】
請求項１７のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、前記位相補正量決定手段として、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータ（２）の効率を検出し、差電位を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するのであるから、請求項１２の作用に加え、差電位を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができる。
【００５４】
請求項１８のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、前記基準点更新手段として、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの速度を検出し、検出された速度を基に位相基準点を更新するものを採用するのであるから、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく請求項１１または請求項１２と同様の作用を達成することができる。
【００５５】
請求項１９のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、前記基準点更新手段として、ブラシレスＤＣモータの相電流からブラシレスＤＣモータの速度を検出し、検出された速度を基に位相基準点を更新するものを採用するのであるから、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく、しかも請求項１８よりも簡単な構成で、請求項１１または請求項１２と同様の作用を達成することができる。
【００５６】
請求項２０のブラシレスＤＣモータ制御装置であれば、前記基準点更新手段、および位相補正量決定手段として、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータの速度および効率を検出し、検出された速度を基に位相基準点を更新するとともに、差電位を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用するのであるから、両中性点電位の差電位からブラシレスＤＣモータの速度および効率を検出することができ、検出された速度に基づいて位相基準点を更新することができるとともに、検出された効率に基づいて位相補正量を決定することができる。この結果、得られた位相基準点に基づいてインバータを制御してブラシレスＤＣモータを運転することができるとともに、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができる。また、回転子の磁極位置を検出する必要がないので、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができる。
【００５７】
さらに詳細に説明する。
【００５８】
位相基準点を仮決定すれば、ブラシレスＤＣモータの回転子の磁極のある時点における回転位置を仮決定することができる。ただし、このようにして仮決定されたある時刻における回転位置は、その時刻における真の回転位置（絶対位置）からずれている。そして、このずれは時間とともに変動してもよい。
【００５９】
このようにして回転位置が仮決定された後は、速度情報が更新されるたびに、速度情報に基づいて位相基準点（回転子のある時刻における回転位置）を更新する。
【００６０】
そして、仮決定したある時点における回転位置と速度情報から、インバータ出力波形更新時点での回転位置を推定する。ここで、位相基準点がずれているのであるから、推定した回転位置も当然ずれている。ただし、ほぼ正確な速度情報から回転位置を推定しているのであるから、ずれ量はほぼ一定となる。
【００６１】
したがって、回転子の磁極位置を検出することなくブラシレスＤＣモータを駆動することができ、しかも、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができる。
【００６２】
また、効率、力率、または電流位相情報を取り込み、効率、力率、または電流位相が最大値または所定の値になるように、インバータ出力波形位相を制御すれば、回転位置推定の際にずれが生じていても何ら問題はなく、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができる。また、ずれ量が多少変動しても、インバータ出力波形位相がずれ量の変動に応じて変化するため、問題は生じず、同様に、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができる。
【００６３】
具体的には、インバータ出力波形位相は、回転子の回転位置（位相）と位相補正量とを加算して得た位相と等しいという関係があるので、例えば、回転位置（位相）を＋３０°間違えて認識していたとしても、位相補正量を狙いの位相から−３０°に設定すれば、結果的にインバータ出力波形位相は狙い通りの位相になる。すなわち、回転位置（位相）に誤差が含まれていても、例えば、効率情報を見て効率が最大になるように位相補正量を調整すれば、インバータ出力波形位相は最適値となる。ただし、制御の応答性が回転子の回転に対して十分に速い場合は問題ないが、そうでない場合は、速度情報を用いて（誤差を含む）回転位置を示す位相基準点を随時更新していくことで誤差量を一定に保てばよい。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明のブラシレスＤＣモータ制御方法およびその装置の実施の態様を詳細に説明する。
【００６５】
図１はこの発明のブラシレスＤＣモータ制御装置の一実施態様を示すブロック図である。
【００６６】
このブラシレスＤＣモータ制御装置は、インバータ１からの出力波形をブラシレスＤＣモータ２に供給してブラシレスＤＣモータ２を動作させるものであって、ブラシレスＤＣモータ２の速度を検出する速度検出部３と、ブラシレスＤＣモータ２の効率を検出する効率検出部４と、検出された速度を入力として回転子の回転位置を示す位相基準点を仮決定する位相基準点仮決定部５と、速度指令と検出された速度とを入力として速度偏差に対応する速度制御信号を生成する速度制御部６と、効率指令と検出された効率とを入力として位相補正量を生成する位相補正部７と、仮決定された位相基準点、速度制御信号、および位相補正量を入力として波形制御信号を生成し、インバータ１に供給するインバータ波形制御部８とを有している。
【００６７】
前記速度検出部３は、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点電位との差信号を入力として速度を検出するものである。
【００６８】
前記効率検出部４は、ブラシレスＤＣモータ２の入力電力、ブラシレスＤＣモータ２の入力電流、またはブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差信号を入力としてブラシレスＤＣモータ２の効率を検出するものであればよい。
【００６９】
前記位相基準点仮決定部５は、検出された速度に基づいて位相基準点（回転子の磁極位置）を仮決定するものであり、仮決定された位相基準点は、絶対的な磁極位置に対して定常偏差を有していてもよく、または、偏差が運転状態により変化するものであってもよい。
【００７０】
前記位相補正部７は、ブラシレスＤＣモータ２の効率を指示された効率にすべく、効率偏差に対応する位相補正量を生成するものである。ここで生成される位相補正量は、結果的に、位相基準点仮決定部５で基準位相を仮決定する際に生じた偏差分を電流位相から減じた値になる。
【００７１】
図２、図３は位相基準点を仮決定する処理の一例を説明するフローチャートである。
【００７２】
運転開始処理が行われた場合に図２のフローチャートの処理が行われる。
【００７３】
ステップＳＰ１において、フリーランタイマをスタートさせ、ステップＳＰ２において、位相基準点を仮決定する。具体的には、現在のタイマ値を位相基準点とする。そして、ステップＳＰ３において、検出された速度から電気角６０°に相当するタイマ値を算出し、ステップＳＰ４において、前記現在のタイマ値と電気角６０°に相当するタイマ値とを加算して、加算値をコンペアレジスタに設定し、そのまま一連の処理を終了する。
【００７４】
そして、フリーランタイマのタイマ値とコンペアレジスタの設定値とが一致した場合に図３のフローチャートの処理が行われる。
【００７５】
ステップＳＰ１において、位相基準点を更新する。具体的には、現在のタイマ値を位相基準点とする。そして、ステップＳＰ２において、検出された速度から電気角６０°に相当するタイマ値を算出し、ステップＳＰ３において、前記現在のタイマ値と電気角６０°に相当するタイマ値とを加算して、加算値をコンペアレジスタに設定し、そのまま一連の処理を終了する。
【００７６】
したがって、図２のフローチャートのステップＳＰ２において仮決定された位相基準点は、回転子の実際の磁極位置とは異なっている可能性が高く（定常偏差を有している可能性が高く）、しかも偏差が運転状態により変化する可能性が高いが、電気角６０°ごとに得られることになる。
【００７７】
上記の構成のブラシレスＤＣモータ制御装置の作用は次のとおりである。
【００７８】
インバータ１からの出力波形をブラシレスＤＣモータ２に供給してブラシレスＤＣモータ２を動作させている間に、速度検出部３において、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差信号の変化周期などからブラシレスＤＣモータ２の速度を検出する。したがって、例えば、図４中（Ａ）に示すように回転子の磁極位置（位相）が変化するようにブラシレスＤＣモータ２が動作している場合に、図４中（Ｂ）に示すように、速度情報が得られる。ここで、下方に位置する速度情報は実際の速度よりも遅いことを示し、上方に位置する速度情報は実際の速度よりも速いことを示している。
【００７９】
そして、検出された速度情報に基づいて位相基準点仮決定部５によって位相基準点を仮決定することにより、基準位相が図４中（Ｃ）に示すように設定される。図４中（Ｂ）と対比すれば、実際の速度よりも遅い場合に基準位相が徐々に遅れ、実際の速度よりも速い場合に基準位相が徐々に進むことが分かる。
【００８０】
また、指示された効率でブラシレスＤＣモータ２を動作させるための位相補正量は、効率指令と、効率検出部４によって検出された効率とを入力とする位相補正部７によって算出され、図４中（Ｄ）に示すように変化する。図４中（Ｃ）と対比すれば、基準位相が徐々に遅れている場合に位相補正量が増加させられ、基準位相が徐々に進んでいる場合に位相補正量が減少させられていることが分かる。 そして、仮決定された位相基準点、速度制御部６により生成された速度制御信号、および算出された位相補正量を入力とするインバータ波形制御部８からの波形制御信号をインバータ１に供給することにより、図４中（Ｅ）に示す出力波形位相が得られる。
【００８１】
以上の説明から分かるように、回転子の磁極位置の検出を行わなくても、位相基準点を仮決定するとともに、所望の効率で運転できるように位相補正量を設定するだけで、ブラシレスＤＣモータ２を所望の効率で運転することができる。
【００８２】
図５は回転子の磁極位置検出信号に基づいてブラシレスＤＣモータを動作させる場合の各部の信号波形を示す図である。
【００８３】
インバータ１からの出力波形をブラシレスＤＣモータ２に供給してブラシレスＤＣモータ２を動作させている間に、図示しない位置検出部において、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差信号のゼロクロスなどからブラシレスＤＣモータ２の回転子の磁極位置を検出する。したがって、例えば、図５中（Ａ）に示すように回転子の磁極位置（位相）が変化するようにブラシレスＤＣモータ２が動作している場合に、図５中（Ｂ）に示すように、位置信号が得られる。ここで、図５中（Ｂ）に示す位置信号は、その当初に位置信号が徐々に進み、次いで徐々に遅れ、次いで叙事に進む状態を示している。
【００８４】
そして、検出された位置信号に基づいてインバータ波形の切り替え制御を行うことにより、基準位相が図５中（Ｃ）に示すように設定される。図５中（Ｂ）と対比すれば、位置信号が進んでいる場合に基準位相が徐々に進み、位置信号が遅れている場合に基準位相が徐々に遅れることが分かる。
【００８５】
また、指示された効率でブラシレスＤＣモータ２を動作させるための位相補正量は、効率指令と、効率検出部４によって検出された効率とを入力とする位相補正部７によって算出され、図５中（Ｄ）に示すように変化する。図５中（Ｃ）と対比すれば、基準位相が徐々に遅れている場合に位相補正量が増加させられ、基準位相が徐々に進んでいる場合に位相補正量が減少させられていることが分かる。 そして、位置信号、速度制御部６により生成された速度制御信号、および算出された位相補正量を入力とするインバータ波形制御部８からの波形制御信号をインバータ１に供給することにより、図５中（Ｅ）に示す出力波形位相が得られる。
【００８６】
図６は位置信号と基準位相更新タイミングとの関係を示し、図７は速度情報更新タイミングと基準位相更新タイミングとの関係を示している。
【００８７】
図６を参照すれば、電気角６０°ごとに位置検出が行われるとともに、基準位相更新が行われることが分かる。また、図７を参照すれば、最初の速度情報更新タイミングを基準位相更新の最初のタイミングとし、その後は、電気角６０°ごとに基準位相更新が行われることが分かる。したがって、図７における基準位相更新タイミングは、回転子の磁極位置（位相）に対して定常偏差を有しているとともに、この偏差は運転状態により変化するものであるから、位相基準点は磁極位置とは直接的な関係を全く有していない。
【００８８】
したがって、図４と図５とを対比すれば、位置信号を用いなくても、位相基準点を仮決定することにより、ブラシレスＤＣモータを同様に制御できることが分かる。
【００８９】
図８はこの発明のブラシレスＤＣモータ制御装置の他の実施態様を示すブロック図である。
【００９０】
このブラシレスＤＣモータ制御装置が図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と異なる点は、効率検出部４に代えて、力率検出部９を採用した点のみである。ここで、力率検出部９は、例えば、インバータ１の相電圧、相電流、相電流の基本波成分、相電圧と相電流の基本波成分との位相差を入力として力率を算出するものである。
【００９１】
この構成を採用した場合には、効率に代えて力率を算出して、効率指令との偏差を算出し、算出された偏差に対応させて位相補正量を算出することができる。
【００９２】
したがって、図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と同様に、仮決定された位相基準点に基づいて基準位相および位相補正量を設定し、出力波形位相を制御してブラシレスＤＣモータ２を動作させることができる。
【００９３】
図９はこの発明のブラシレスＤＣモータ制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【００９４】
このブラシレスＤＣモータ制御装置が図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と異なる点は、効率検出部４に代えて効率推定部４’を採用した点のみである。ここで、効率推定部４’は、インバータ１の入力電力、または入力電流を入力として効率を推定するものである。
【００９５】
この構成を採用した場合にも、図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と同様に、仮決定された位相基準点に基づいて基準位相および位相補正量を設定し、出力波形位相を制御してブラシレスＤＣモータ２を動作させることができる。
【００９６】
図１０はこの発明のブラシレスＤＣモータ制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【００９７】
このブラシレスＤＣモータ制御装置が図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と異なる点は、効率検出部４に代えて効率推定部４’’を採用した点のみである。ここで、効率推定部４’’は、ブラシレスＤＣモータ２の入力電力、または入力電流を入力として効率を推定するものである。
【００９８】
この構成を採用した場合にも、図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と同様に、仮決定された位相基準点に基づいて基準位相および位相補正量を設定し、出力波形位相を制御してブラシレスＤＣモータ２を動作させることができる。
【００９９】
図１１はこの発明のブラシレスＤＣモータ制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【０１００】
このブラシレスＤＣモータ制御装置が図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と異なる点は、速度検出部３として、ブラシレスＤＣモータ２の相電流を入力として、相電流の変化周期などから速度情報を検出するものを採用した点のみである。
【０１０１】
この構成を採用した場合にも、図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と同様に、仮決定された位相基準点に基づいて基準位相および位相補正量を設定し、出力波形位相を制御してブラシレスＤＣモータ２を動作させることができる。
【０１０２】
図１２はこの発明のブラシレスＤＣモータ制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【０１０３】
このブラシレスＤＣモータ制御装置が図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と異なる点は、速度検出部３として、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差信号の位相情報を入力として速度を検出するものを採用し、効率検出部４として、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差信号の振幅を入力として効率を検出するものを採用した点のみである。
【０１０４】
この構成を採用した場合にも、図１のブラシレスＤＣモータ制御装置と同様に、仮決定された位相基準点に基づいて基準位相および位相補正量を設定し、出力波形位相を制御してブラシレスＤＣモータ２を動作させることができる。
【０１０５】
なお、以上の各実施態様において、インバータ入力電流、インバータ入力電力、ブラシレスＤＣモータ入力電流、またはブラシレスＤＣモータ入力電力を最小にするように位相補正量を設定することにより、ブラシレスＤＣモータ２を最大効率で運転することができる。
【０１０６】
【発明の効果】
請求項１の発明は、任意に仮決定した位相基準点を速度情報に基づいて更新し、得られた位相基準点に基づいてインバータを制御してブラシレスＤＣモータを運転することができ、また、回転子の磁極位置を検出する必要がないので、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができるという特有の効果を奏する。
【０１０７】
請求項２の発明は、請求項１の効果に加え、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができるという特有の効果を奏する。
【０１０８】
請求項３の発明は、請求項２の効果に加え、インバータの入力電力を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１０９】
請求項４の発明は、請求項２の効果に加え、ブラシレスＤＣモータの入力電力を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１１０】
請求項５の発明は、請求項２の効果に加え、インバータの入力電流を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１１１】
請求項６の発明は、請求項２の効果に加え、ブラシレスＤＣモータの入力電流を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１１２】
請求項７の発明は、請求項２の効果に加え、両中性点電位の差電位を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１１３】
請求項８の発明は、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく請求項１または請求項２と同様の効果を奏する。
【０１１４】
請求項９の発明は、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく、しかも請求項８よりも簡単な構成で、請求項１または請求項２と同様の効果を奏する。
【０１１５】
請求項１０の発明は、両中性点電位の差電位からブラシレスＤＣモータの速度および効率を検出することができ、検出された速度に基づいて位相基準点を更新することができるとともに、検出された効率に基づいて位相補正量を決定することができ、ひいては、得られた位相基準点に基づいてインバータを制御してブラシレスＤＣモータを高効率に運転することができるとともに、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができ、また、回転子の磁極位置を検出する必要がないので、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができるという特有の効果を奏する。
【０１１６】
請求項１１の発明は、任意に仮決定した位相基準点を速度情報に基づいて更新し、得られた位相基準点に基づいてインバータを制御してブラシレスＤＣモータを運転することができ、また、回転子の磁極位置を検出する必要がないので、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができるという特有の効果を奏する。
【０１１７】
請求項１２の発明は、請求項１１の効果に加え、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができるという特有の効果を奏する。
【０１１８】
請求項１３の発明は、請求項１２の効果に加え、インバータの入力電力を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１１９】
請求項１４の発明は、請求項１２の効果に加え、ブラシレスＤＣモータの入力電力を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１２０】
請求項１５の発明は、請求項１２の効果に加え、インバータの入力電流を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１２１】
請求項１６の発明は、請求項１２の効果に加え、ブラシレスＤＣモータの入力電流を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１２２】
請求項１７の発明は、請求項１２の効果に加え、両中性点電位の差電位を監視するだけで、ブラシレスＤＣモータを所望の効率で運転することができるという特有の効果を奏する。
【０１２３】
請求項１８の発明は、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく請求項１１または請求項１２と同様の効果を奏する。
【０１２４】
請求項１９の発明は、ロータリーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく、しかも請求項１８よりも簡単な構成で、請求項１１または請求項１２と同様の効果を奏する。
【０１２５】
請求項２０の発明は、両中性点電位の差電位からブラシレスＤＣモータの速度および効率を検出することができ、検出された速度に基づいて位相基準点を更新することができるとともに、検出された効率に基づいて位相補正量を決定することができ、ひいては、得られた位相基準点に基づいてインバータを制御してブラシレスＤＣモータを高効率に運転することができるとともに、位相補正量によって、ブラシレスＤＣモータの効率を所望の効率に設定することができ、また、回転子の磁極位置を検出する必要がないので、インバータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすることができるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のブラシレスＤＣモータ制御装置の一実施態様を示すブロック図である。
【図２】位相基準点を仮決定する処理の一例の一部を説明するフローチャートである。
【図３】位相基準点を仮決定する処理の一例の残部を説明するフローチャートである。
【図４】図１のブラシレスＤＣモータ制御装置の各部の信号波形を示す図である。
【図５】位置検出信号に基づいてブラシレスＤＣモータを動作させるブラシレスＤＣモータ制御装置の各部の信号波形を示す図である。
【図６】位置信号と基準位相更新タイミングとの関係を示す図である。
【図７】速度情報更新タイミングと基準位相更新タイミングとの関係を示す図である。
【図８】この発明のブラシレスＤＣモータ制御装置の他の実施態様を示すブロック図である。
【図９】この発明のブラシレスＤＣモータ制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【図１０】この発明のブラシレスＤＣモータ制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【図１１】この発明のブラシレスＤＣモータ制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【図１２】この発明のブラシレスＤＣモータ制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
【図１３】従来のブラシレスＤＣモータ制御装置の一例を示すブロック図である。
【図１４】図１３のブラシレスＤＣモータ制御装置の各部の信号波形を示す図である。
【符号の説明】
１ インバータ ２ ブラシレスＤＣモータ
５ 位相基準点仮決定部 ７ 位相補正部
８ インバータ波形制御部
Claims (20)
- インバータ（１）を制御してブラシレスＤＣモータ（２）に所定の電圧もしくは電流を供給することによりブラシレスＤＣモータ（２）を制御する方法であって、
回転子の回転位置を示す位相基準点を仮決定し、ブラシレスＤＣモータ（２）の速度情報を基に位相基準点を更新し、更新された位相基準点に基づいてインバータ（１）を制御することを特徴とするブラシレスＤＣモータ制御方法。 - ブラシレスＤＣモータ（２）の効率、力率、電流位相の少なくとも１つを検出し、ブラシレスＤＣモータ（２）の効率、力率、または電流位相が所望の値になるように、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する請求項１に記載のブラシレスＤＣモータ制御方法。
- インバータ（１）の入力電力からブラシレスＤＣモータ（２）の効率を検出し、インバータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する請求項２に記載のブラシレスＤＣモータ制御方法。
- ブラシレスＤＣモータ（２）の入力電力からブラシレスＤＣモータ（２）の効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する請求項２に記載のブラシレスＤＣモータ制御方法。
- インバータ（１）の入力電流からブラシレスＤＣモータ（２）の効率を検出し、インバータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する請求項２に記載のブラシレスＤＣモータ制御方法。
- ブラシレスＤＣモータ（２）の入力電流からブラシレスＤＣモータ（２）の効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する請求項２に記載のブラシレスＤＣモータ制御方法。
- ブラシレスＤＣモータ（２）の固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータ（２）の固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータ（２）の効率を検出し、差電位を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する請求項２に記載のブラシレスＤＣモータ制御方法。
- ブラシレスＤＣモータ（２）の固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータ（２）の固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータ（２）の速度を検出する請求項１または請求項２に記載のブラシレスＤＣモータ制御方法。
- ブラシレスＤＣモータ（２）の相電流からブラシレスＤＣモータ（２）の速度を検出する請求項１または請求項２に記載のブラシレスＤＣモータ制御方法。
- ブラシレスＤＣモータ（２）の固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータ（２）の固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータ（２）の速度および効率を検出する請求項２に記載のブラシレスＤＣモータ制御方法。
- インバータ（１）を制御してブラシレスＤＣモータ（２）に所定の電圧もしくは電流を供給することによりブラシレスＤＣモータ（２）を制御する装置であって、
回転子の回転位置を示す位相基準点を仮決定する位相基準点仮決定手段（５）と、ブラシレスＤＣモータ（２）の速度情報を基に位相基準点を更新する基準点更新手段（５）と、更新された位相基準点に基づいてインバータ（１）を制御するインバータ制御手段（８）とを含むことを特徴とするブラシレスＤＣモータ制御装置。 - ブラシレスＤＣモータ（２）の効率、力率、電流位相の少なくとも１つを検出し、ブラシレスＤＣモータ（２）の効率、力率、または電流位相が所望の値になるように、更新された位相基準点と速度情報から推定した回転子の回転位置からの位相補正量を決定する位相補正量決定手段（７）をさらに含む請求項１１に記載のブラシレスＤＣモータ制御装置。
- 前記位相補正量決定手段（７）は、インバータ（１）の入力電力からブラシレスＤＣモータ（２）の効率を検出し、インバータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものである請求項１２に記載のブラシレスＤＣモータ制御装置。
- 前記位相補正量決定手段（７）は、ブラシレスＤＣモータ（２）の入力電力からブラシレスＤＣモータ（２）の効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものである請求項１２に記載のブラシレスＤＣモータ制御装置。
- 前記位相補正量決定手段（７）は、インバータ（１）の入力電流からブラシレスＤＣモータ（２）の効率を検出し、インバータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものである請求項１２に記載のブラシレスＤＣモータ制御装置。
- 前記位相補正量決定手段（７）は、ブラシレスＤＣモータ（２）の入力電流からブラシレスＤＣモータ（２）の効率を検出し、ブラシレスＤＣモータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものである請求項１２に記載のブラシレスＤＣモータ制御装置。
- 前記位相補正量決定手段（７）は、ブラシレスＤＣモータ（２）の固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータ（２）の固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータ（２）の効率を検出し、差電位を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものである請求項１２に記載のブラシレスＤＣモータ制御装置。
- 前記基準点更新手段（５）は、ブラシレスＤＣモータ（２）の固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータ（２）の固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータ（２）の速度を検出し、検出された速度を基に位相基準点を更新するものである請求項１１または請求項１２に記載のブラシレスＤＣモータ制御装置。
- 前記基準点更新手段（５）は、ブラシレスＤＣモータ（２）の相電流からブラシレスＤＣモータ（２）の速度を検出し、検出された速度を基に位相基準点を更新するものである請求項１１または請求項１２に記載のブラシレスＤＣモータ制御装置。
- 前記基準点更新手段（５）、および位相補正量決定手段（７）は、ブラシレスＤＣモータ（２）の固定子巻線の中性点における第１中性点電位と、ブラシレスＤＣモータ（２）の固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点における第２中性点電位との差電位からブラシレスＤＣモータ（２）の速度および効率を検出し、検出された速度を基に位相基準点を更新するとともに、差電位を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものである請求項１２に記載のブラシレスＤＣモータ制御装置。
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