JP4027760B2 - インバータ制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、供給された直流電力に基づいて交流電力を出力するインバータの制御に関し、特に、交流モータの消費電力量を減少させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータ制御される交流モータに供給される交流電力量が減少するように、電圧、電流および位相などを操作する技術は、省エネルギーの観点から広く実用化されている。その際、交流電力量を算出するために、交流モータの巻線電流を測定する方法が一般に知られているが、三相式交流モータを制御する場合に以下のような問題がある。すなわち、３相に対応する少なくとも３個の電流計と、それらの測定値からモータに供給される交流電流値を算出するための回路とを必要とする。
【０００３】
特開平５−９１７５２号公報（特許文献１）は、この問題を解決するためのインバータ制御装置を開示する。この公報に開示されたインバータ制御装置は、インバータの交流出力電圧の指令値を発生する発生回路と、指令値に基づいてインバータを制御する制御回路と、インバータに入力された直流電流を検出する検出回路と、指令値とこれに対応する直流電流の検出値との一対のデータを所定時間ごとに記憶する記憶回路と、記憶回路から検出値についての少なくとも３個以上のデータの中から最小値を抽出する抽出回路と、その最小値に対応した指令値と他の指令値とのデータを比較し、最小値に対応した指令値が他の指令値のデータより大きければ増加するように、小さければ減少するように、発生回路における指令値を変更する変更回路とを含む。
【０００４】
この発明によると、インバータに入力される直流電力の電流値が最小となるように制御を行なう。その結果、モータの巻線電流などに基づき制御を行なう場合に比べて簡単な構成により、モータを低い消費電力で駆動させるインバータ制御装置を提供することができる。
【０００５】
特開平８−２３７９８７号公報（特許文献２）は、上述した問題を解決する別のインバータ制御装置を開示する。この公報に開示されたインバータ制御装置は、複数極の磁石を有する回転子と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイルを有する固定子と、電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路と、電機子コイルの中性点と抵抗回路の中性点との電位差に基づいて、回転子と固定子との間の相対的な回転位置を検出する位置検出装置と、その回転位置に基づいて、電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部とを備えるモータに用られる。このインバータ制御装置は、電位差を検出する電圧検出装置と、インバータ部の入力電流を検出する電流検出装置と、電圧検出装置が検出した値を積分して、積分値を出力する積分装置と、積分値を受けて、その値のレベルが所定範囲内か否かを判定するレベル判定装置と、回転位置の切換わり時点から電圧のパターンを切換えるまでの位相を補正する補正装置と、レベル判定装置の判定結果に基づいて、積分値のレベルが前述した所定範囲内で、かつモータ効率が最大になるように、補正装置に位相の補正角を表わす指令信号を出力する指令装置とを含む。補正装置は、電流検出装置が検出した値に基づいて、インバータ部の入力電流の増減を判定する電流判定装置と、位相の補正角を所定の位相角毎に減少方向および増加方向のいずれかに調整する調整装置と、電流判定装置がインバータ部の入力電流が増加傾向にあると判定し、かつレベル判定装置が積分値は前述した所定範囲内にあると判定した場合、調整装置の位相の補正角を調整する増減方向を反転させると共に、レベル判定装置が積分値は前述した所定範囲外にあると判定した場合、位相の補正角の調整方向を減少方向にする反転装置とを含む。
【０００６】
この発明によると、調整装置は、インバータ部に入力される直流電力の電流値が最小となるように位相の補正角を調整する。その調整は、反転装置によって、モータ効率が最大となる点を含み、脱調が発生する点を含まない範囲に限定される。これにより、調整装置は、ピーク効率点より遅れ補正側の脱調領域に位相の補正角を調整する手前で、位相の補正角を減少方向に調整する。その結果、脱調することなく、モータを最大効率で運転できるピーク効率点に位相の補正角を調整するインバータ制御装置を提供することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−９１７５２号公報（請求項１７、第１１頁、第２７図）
【０００８】
【特許文献２】
特開平８−２３７９８７号公報（請求項７、第７〜８頁、第２０〜２１頁、第３０図、第３２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの公報に開示されるインバータ制御装置では、必ずしも消費電力が最小の状態でモータが駆動されるとは限らない。一般に知られているように、消費電力を最小にすることと、インバータに供給される直流電力の電流値を最小にすることとが一致しない場合があり得るからである。
【００１０】
インバータに供給された直流電力の電流値に基づいて交流モータの消費電力を算出することも考えられる。しかしながら、インバータに入力される直流電力の電流は、たとえば一般商用電力などを整流回路などにより直流電力に変換して供給されることが多いので、通常高周波の波形となる。一方、通常のコンピュータに使用されるＡ／Ｄ(analog-digital)サンプリング技術では、計測値の入力を連続して受付けることはできない。その結果、直流電流がインバータに実際に供給される期間を特定することが困難であるので、このような制御を実現することは困難である。
【００１１】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、インバータに供給される直流電力の電流値に基づき、消費電力を減少させて交流モータを駆動できるインバータ制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るインバータ制御装置は、ベースドライバを介してインバータに対し交流電力の出力および出力の停止を指示するための指示手段と、インバータに供給される直流電力の電圧値を検出するための電圧検出手段と、直流電力の電流値を検出するための電流検出手段と、指示手段のインバータに対する指示に基づいて、時間に関する情報を記憶するための第１の記憶手段とを備え、情報は、交流電力の各相のいずれかに関する、出力の開始および停止について指示手段により指示された時を特定するもので、出力の開始および停止について指示手段により指示された時を特定し、時を示す情報を時間に関する情報として第１の記憶手段に記憶させ、情報に基づいて、指示手段によって交流電力の各相のいずれかについて電力を出力させるように指示された時から出力を停止させるように指示された時までに対応する駆動時間を、直流電力の供給時間として算出するための第１の算出手段と、電圧値および電流値ならびに供給時間に基づいて直流電力の電力量を算出するための第２の算出手段と、算出された直流電力量が減少するように、インバータの交流電圧、交流電流および位相の少なくともいずれかに基づいて定められた操作量を制御するための制御手段と、直流電力量とこれに対応する操作量とを記憶するための第２の記憶手段とをさらに備え、制御手段は、第２の記憶手段に記憶された直流電力量のうち、最も小さい直流電力量に対応する操作量を、制御を開始する際の操作量として制御するための手段を含む。
【００１３】
第１の発明によると、インバータに直流電力が供給される期間は、交流電力の各相のいずれかに電圧が発生している期間である。インバータは、指示手段の指示により、交流電力の出力とその停止とが制御される。第１の記憶手段は、指示手段がインバータに対してした指示に基づき、交流電力の各相のいずれかに関する、出力の開始および停止について指示手段により指示された時を特定するものである、時間に関する情報を記憶する。第１の算出手段は、第１の記憶手段に記憶されたこのような時間に関する情報に基づいて、指示手段によって交流電力の各相のいずれかについて電圧を発生させるよう指示された時から電圧を停止させるよう指示された時までに対応する駆動時間を、直流電力の供給時間として算出する。駆動時間は、指示手段がインバータに対して指示した時から直接かつ容易に算出することができる。これにより、第２の算出手段は、インバータに供給された直流電力の電圧、電流および供給時間に基づいて、インバータに供給される直流電力量を容易に算出することができる。制御手段は、前述の直流電力量を減少させるように、操作量を制御することができる。また、制御手段は、第２の記憶手段に記憶された直流電力量のうち、最も小さい直流電力量に対応する操作量を、制御を開始する際の操作量とする。その操作量は、直流電力量が最も小さい値に対応する操作量である可能性が、制御手段が設定し得る操作量の中で最も高い。そのため、制御手段は、制御を開始してから直流電力量が最も小さくなるような制御を達成するまでの時間を、高い確率で短縮することができる。その結果、このように算出された直流電力量が減少すれば、モータに供給される交流電力量も減少するので、インバータの直流電流の値に基づき、早期に交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できる、インバータ制御装置を提供することができる。
【００２０】
第２の発明に係るインバータ制御装置は、第１の発明の構成に加え、直流電力量の変動幅が予め定められた範囲内となったことに応答して、変動幅の範囲内における直流電力量の最小値と最小値に対応する操作量とを第２の記憶手段に記憶させるための手段をさらに含む。
【００２１】
第２の発明によると、直流電力量の変動幅が予め定められた範囲内となったことに応答して、その変動幅の範囲内における直流電力量の最小値とそれに対応する操作量とが第２の記憶手段に記憶される。予め定められた範囲内は、たとえば制御を開始した時の直流電力量の１０％以内の範囲である。制御手段は、第２の記憶手段に記憶された直流電力量のうち、最も小さい値に対応する操作量を、制御を開始する際の操作量として制御する。これにより、制御手段は、直流電力量の最小値が新たに得られると、それ以降はその最小値に対応する操作量により制御を開始することができる。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、早期に交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できるインバータ制御装置を提供することができる。
【００２２】
第３の発明に係るインバータ制御装置は、第２の発明の構成に加え、制御手段は、直流電力量が最小になった後は、直流電力量が予め定められた範囲を超えたことに対応して、操作量を制御するための手段をさらに含む。
【００２３】
第３の発明によると、制御手段は、直流電力量が最小になった後は、操作量の制御を、その直流電力量が予め定められた範囲を超えたことに対応して行なう。これにより、必要以上に操作量を制御することがなくなるので、制御手段の消費電力を省くことができる。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できるインバータ制御装置を提供することができる。
【００２４】
第４の発明に係るインバータ制御装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加え、制御手段は、操作量を第１の状態量に制御した際に算出される第１の直流電力量と、操作量を第１の状態量から第２の状態量に変更した後、再び第１の状態量に戻した際に算出される第２の直流電力量との差が、予め定められた範囲内であることに応答して、直流電力量が減少するように、操作量を制御するための手段を含む。なお、予め定められた範囲内は、たとえば１％以内という範囲である。
【００２５】
第４の発明によると、制御手段は、操作量を変化させる前と後との、インバータに供給される直流電力量を比較する。インバータに供給される直流電力量が、モータの負荷の変動などの影響を受けていなければ、それらの直流電力量は一定の範囲内にある。したがって、それらの直流電力量が予め特定しておいた一定の範囲内にある場合に操作手段の制御を行えば、モータの負荷などの影響を排除して、インバータの制御を行なうことができる。これにより、制御手段は、インバータに供給される直流電力量について、モータの負荷などの影響を受けていない期間を選択して操作手段を制御する。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できることに加え、モータの負荷が変動しても、交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動し得るインバータ制御装置を提供することができる。
【００２６】
第５の発明に係るインバータ制御装置は、第１〜４のいずれかの発明の構成に加え、制御手段は、予め定められた範囲内における操作量を制御するための手段を含む。
【００２７】
第５の発明によると、一般に、操作量には外乱やノイズなどによる脱調を引き起こす範囲が存在する。逆に、消費電力量が最小になる範囲が存在する場合もある。制御手段は、たとえば過去に直流電力量が最も小さくなった操作量の±１０％といった、予め定められた範囲内で制御を行なう。これにより、制御手段は、脱調が発生する操作量での制御を回避することができる。また、いたずらに消費電力が増加することを防ぐことができる。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、外乱やノイズなどによる脱調を防ぎつつ、交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できるインバータ制御装置を提供することができる。
【００２８】
第６の発明に係るインバータ制御装置は、第１〜５のいずれかの発明の構成に加え、操作量は、インバータに接続される交流モータのロータ位置に対するモータ電流の進み位相量を含む。
【００２９】
第６の発明によると、交流モータのロータ位置に対するモータ電流の進み位相量は、これ以外の操作量に比べ消費電力量に強い影響を及ぼす。これにより、制御手段は、操作量に交流モータのロータ位置に対するモータ電流の進み位相量を含むことで、より的確に消費電力が最小となるようインバータを制御することができる。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、より的確に交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できるインバータ制御装置を提供することができる。
【００３０】
第７の発明に係るインバータ制御装置は、第１〜６のいずれかの発明の構成に加え、第２の算出手段は、インバータに接続される交流モータが回転する周期の整数倍の期間について、直流電力量の平均値を算出するための手段を含む。
【００３１】
第７の発明によると、第２の算出手段は、インバータに接続される交流モータが回転する周期の整数倍の期間について、直流電力量の平均値を算出する。これにより、その回転に同期したトルク変動などの影響を取除いて、より的確に直流電力の電力値を算出することができる。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、より的確に交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できるインバータ制御装置を提供することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００３３】
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本実施の形態に係るインバータ制御装置１００は、ＣＰＵ（central processing unit）１０２、ロータ用インターフェイス１０４、ＰＷＭ波形生成部１０６、電流用インターフェイス１０８、電圧用インターフェイス１１０、記憶部１１２を含む。
【００３４】
ＣＰＵ１０２は、このインバータ制御装置１００の制御をすると共に、インバータ１２６に直流電力が供給された期間およびその直流電力量を算出する。ロータ用インターフェイス１０４は、ＣＰＵ１０２に接続され、三相式交流モータ１３０の回転速度を検出する速度検出装置１２８からの入力信号を受信する。三相式交流モータ１３０は、圧縮機１３２を駆動する。ＰＷＭ波形生成部１０６は、ＣＰＵ１０２に接続され、ＰＷＭ波形を生成することにより、ベースドライバ１２４を介して、インバータ１２６に対し、交流電力の各相それぞれについて電圧の発生および停止を指示する。また、その指示によって発生する交流電力の位相を制御する。電流用インターフェイス１０８は、ＣＰＵ１０２に接続され、電流センサ１２０から、インバータ１２６に供給される直流電力の電流値を検知する。電圧用インターフェイス１１０は、ＣＰＵ１０２に接続され、電圧センサ１２２から、インバータ１２６に供給される直流電力の電圧値を検知する。記憶部１１２は、ＣＰＵ１０２に接続され、ＰＷＭ波形生成部１０６が交流電力の各相それぞれについて電圧の発生および停止を指示した時刻と、インバータ１２６の制御に必要な値とを記憶する。
【００３５】
図２を参照して、インバータ制御装置１００で実行されるプログラムは、インバータの制御に関し、以下のような制御構造を有する。
【００３６】
ステップ１００（以下、ステップをＳと略す。）にて、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６から出力される交流電力の位相θ（１）が、記憶部１１２に記憶されている初期値θ（０）となるように、ＰＷＭ波形生成部１０６を制御する。
【００３７】
Ｓ１０２にて、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断する。この判断は、ロータ用インターフェイス１０４を介して、ロータの回転速度を検知し、回転速度の変動が予め定められた範囲内に達したか否かに基づいて行なわれる。予め定められた範囲内とは、たとえばロータの最高回転速度の５％以内といった範囲である。もし、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化していると判断した場合には、処理はＳ１０４へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１０２へと移される。Ｓ１０４にて、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６に供給される直流電力量を算出する。
【００３８】
Ｓ１０６にて、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（１）を記憶部１１２に記憶させる。Ｓ１０８にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、位相が変動する方向を表す変数ＦＬと位相が変動する量を表す変数Ｄとの積をθ（１）に加え、θ（２）を算出する。
【００３９】
Ｓ１１０にて、ＣＰＵ１０２は、交流電力の位相θ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された上限値θＵを上回るか否か判断する。上限値θＵを上回ると判断した場合には、処理はＳ１１２へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１１４へと移される。Ｓ１１２にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された上限値θＵを位相θ（２）の値とする。
【００４０】
Ｓ１１４にて、ＣＰＵ１０２は、交流電力の位相θ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された下限値θＬを下回るか否か判断する。下限値θＬを下回ると判断した場合には、処理はＳ１１６へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１１８へと移される。Ｓ１１６にて、ＣＰＵ１０２は、下限値θＬを位相θ（２）の値とする。Ｓ１１８にて、ＣＰＵ１０２は、θ（２）を設定値としてＰＷＭ波形生成部１０６を制御し、インバータ１２６が出力する交流電力の位相を変更する。
【００４１】
Ｓ１２０にて、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（２）を記憶部１１２に記憶させる。Ｓ１２２にて、ＣＰＵ１０２は、θ（１）を設定値としてＰＷＭ波形生成部１０６を制御し、インバータ１２６が出力する交流電力の位相を変更する。Ｓ１２４にて、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（３）を記憶部１１２に記憶させる。Ｓ１２６にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力量Ｐ（１）とＰ（３）との差の絶対値ＤＰを算出する。
【００４２】
Ｓ１２８にて、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るか否か判断する。絶対値ＤＰが、値ＬＭを下回ると判断した場合には、処理はＳ１３０へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１３２へと移される。
【００４３】
Ｓ１３０にて、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する。直流電力量Ｐ（２）がＰ（１）以上の値と判断した場合には、処理はＳ１３４へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１３６へと移される。
【００４４】
Ｓ１３２にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力量Ｐ（１）の値を直流電力量Ｐ（３）の値に変更する。Ｓ１３４にて、ＣＰＵ１０２は、変数ＦＬの符号を変更する。Ｓ１３６にて、ＣＰＵ１０２は、位相θ（１）および直流電力量Ｐ（１）の値をそれぞれ位相θ（２）および直流電力量Ｐ（２）の値に変更する。
【００４５】
図３を参照して、ＣＰＵ１０２で実行される直流電力量の算出は、インバータの制御に関し、以下のような制御構造を有する。
【００４６】
Ｓ１４０にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶されている、直流電力量の総和を表す変数ＰＮと、計数用の変数Ｎとを初期化（ＰＮ＝０、Ｎ＝０）する。Ｓ１４２にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が開始される時を判断する。この判断は、ＰＷＭ波形生成部１０６が、インバータ１２６に交流電力のある相について電圧を発生させるための、第１のＰＷＭ波形を発生させたか否かに基づいて行なわれる。もし、第１のＰＷＭ波形を発生させたのであれば（Ｓ１４２にてＹＥＳ）、処理はＳ１４４へと移される。もしそうでないと（Ｓ１４２にてＮＯ）、処理はＳ１４２へと移される。Ｓ１４４にて、ＣＰＵ１０２は、ＰＷＭ波形生成部１０６が第１のＰＷＭ波形を発生した時、すなわち直流電力の供給が開始された時を記憶部１１２に記憶させる。
【００４７】
Ｓ１４６にて、ＣＰＵ１０２は、直流電圧および直流電流の値を検知するタイミングを判断する。この判断は、ＰＷＭ波形生成部１０６が、直流電力の供給が開始された時から、たとえば１／１００秒といった、予め定められた時間が経過したか否かに基づいて行なわれる。もし、予め定められた時間が経過したのであれば（Ｓ１４６にてＹＥＳ）、処理はＳ１４８へと移される。もしそうでないと（Ｓ１４６にてＮＯ）、処理はＳ１４６へと移される。Ｓ１４８にて、ＣＰＵ１０２は、Ａ／Ｄサンプリングにより、電流用インターフェイス１０８から直流電力の電流値を検知し、電圧用インターフェイス１１０から直流電力の電圧値を検知する。
【００４８】
Ｓ１５０にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が停止される時を判断する。この判断は、ＰＷＭ波形生成部１０６が、インバータ１２６にＳ１４２において電圧を発生させた相について電圧を０にするための、第２のＰＷＭ波形を発生させたか否かに基づいて行なわれる。もし、第２のＰＷＭ波形を発生させたのであれば（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、処理はＳ１５２へと移される。もしそうでないと（Ｓ１５０にてＮＯ）、処理はＳ１５０へと移される。Ｓ１５２にて、ＣＰＵ１０２は、ＰＷＭ波形生成部１０６が第２のＰＷＭ波形を発生した時、すなわち直流電力の供給が停止された時を記憶部１１２に記憶させる。
【００４９】
Ｓ１５４にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、直流電力の供給が開始された時から直流電力の供給が停止された時までの時間を算出し、供給時間とする。Ｓ１５６にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力の電圧値、電流値および供給時間を乗じて、直流電力量Ｐ’を算出する。
【００５０】
Ｓ１５８にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された直流電力量の総和ＰＮに、電力量Ｐ’を加算し、新たなＰＮとして記憶部１１２に記憶させる。Ｓ１６０にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された計数用変数Ｎに１を加算して記憶部１１２に記憶させる。
【００５１】
Ｓ１６２にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力の計測を開始した時から三相式交流モータ１３０のロータの回転周期の２倍の時間が経過したか否かを判断する。その時間が経過したと判断した場合には、処理はＳ１６４へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１４２へと移される。Ｓ１６４にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力量の総和ＰＮを計数用変数Ｎで除して、交流電力の出力１回あたりの直流電力量Ｐを算出し、処理を終了する。
【００５２】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、インバータ制御装置１００の動作について説明する。
【００５３】
［インバータ制御装置による制御が開始された直後の場合］
図４を参照して、三相式交流モータ１３０の負荷が変動する場合において、インバータ１２６に供給される直流電力が、インバータ１２６が出力する交流電力の位相が制御されることにより、最小となる状態を説明する。図４中の「負荷」は三相式交流モータ１３０の負荷を表す。「電力量」とはインバータ１２６に供給される直流電力量を表す。「位相」とはインバータ１２６が出力する交流電力の位相を表す。「制御の有無」とは本実施の形態に係るインバータ制御装置１００による制御が実施されているか否かを表し、図４においては負荷発生と同時に制御が開始されるものとする。ここでは、図４の領域「Ａ」に示す、インバータ制御装置１００による制御が開始された直後の動作について説明する。
【００５４】
電源（図示せず）の投入などにより、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６から出力される交流電力の位相θ（１）が、記憶部１１２に記憶されている初期値θ（０）となるように、ＰＷＭ波形生成部１０６を制御する（Ｓ１００）。
【００５５】
ＰＷＭ波形生成部１０６を制御すると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し、定常化するまでその判断を繰り返す（Ｓ１０２）。
【００５６】
回転速度が定常化すると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶されている変数ＰＮおよびＮを０に設定する（Ｓ１４０）。変数を設定すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が開始される時を判断する（Ｓ１４２）。
【００５７】
直流電力の供給が開始される時を判断すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が開始された時を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１４４）。時を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、直流電圧および直流電流の値を検知するタイミングを待つ（Ｓ１４６）。
【００５８】
値を検知するタイミングになると、ＣＰＵ１０２は、Ａ／Ｄサンプリングにより、電流用インターフェイス１０８から直流電力の電流値を検知し、電圧用インターフェイス１１０から直流電力の電圧値を検知する（Ｓ１４８）。電圧値を検知すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が停止される時を判断する（Ｓ１５０）。
【００５９】
直流電力の供給が停止される時を判断すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が停止された時を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１５２）。時を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、直流電力の供給が開始された時から直流電力の供給が停止された時までの時間を算出し、供給時間とする（Ｓ１５４）。
【００６０】
供給時間を算出すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の電圧値、電流値および供給時間を乗じて、直流電力量Ｐ’を算出する（Ｓ１５６）。電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された直流電力量の総和ＰＮに、電力量Ｐ’を加算して記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１５８）。値を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された計数用変数Ｎに１を加算して記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１６０）。
【００６１】
ＣＰＵ１０２は、Ｓ１４２以降の処理を、直流電力の計測を開始した時から三相式交流モータ１３０のロータの回転周期の２倍の時間が経過するまで繰り返す（Ｓ１６２）。その時間が経過すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力量の総和ＰＮを計数用変数Ｎで除して、交流電力の出力１回あたりの直流電力量Ｐを算出する（Ｓ１６４）。この時が図４の「Ｇ」に該当する。
【００６２】
直流電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（１）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１０６）。Ｐ（１）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、位相が変動する方向を表す変数ＦＬと位相が変動する量を表す変数Ｄとの積をθ（１）に加え、θ（２）を算出する（Ｓ１０８）。本実施の形態においては、制御を開始した直後のＦＬの値を「１」、Ｄの値を「５」とする。
【００６３】
θ（２）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、交流電力の位相θ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された上限値θＵを上回るか否か判断する（Ｓ１１０）。本実施の形態においては、上限値θＵを４５°、この時点におけるθ（２）の値を０°としており、この場合、上限値θＵを下回ると判断するので（Ｓ１１０にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、交流電力の位相θ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された下限値θＬを下回るか否か判断する（Ｓ１１４）。本実施の形態においては、下限値θＬを０°としており、この場合下限値θＬと上回るので（Ｓ１１４にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、θ（２）を設定値としてＰＷＭ波形生成部１０６を制御し、インバータ１２６が出力する交流電力の位相を変更する（Ｓ１１８）。
【００６４】
ＰＷＭ波形生成部１０６を制御すると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し、定常化するまでその判断を繰り返す（Ｓ１０２）。回転速度が定常化すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（２）を算出する。電力量を算出する動作は、前述のＳ１４０からＳ１６４の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｈ」に該当する。
【００６５】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（２）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。Ｐ（２）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、θ（１）を設定値としてＰＷＭ波形生成部１０６を制御し、インバータ１２６が出力する交流電力の位相を変更する（Ｓ１２２）。
【００６６】
位相を変更すると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し、定常化するまでその判断を繰り返す（Ｓ１０２）。回転速度が定常化すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（３）を算出する。電力量を算出する動作は、前述のＳ１４０からＳ１６４の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｉ」に該当する。
【００６７】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（３）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２４）。Ｐ（３）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、Ｐ（１）とＰ（３）との差の絶対値ＤＰを算出する（Ｓ１２６）。
【００６８】
絶対値ＤＰを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るか否か判断する（Ｓ１２８）。この場合、負荷の変動などがなく、絶対値ＤＰは値ＬＭを下回るので（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する（Ｓ１３０）。この場合、電力量Ｐ（２）が電力量Ｐ（１）を下回るので（Ｓ１３０にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、位相θ（１）および電力量Ｐ（１）の値をそれぞれ位相θ（２）および電力量Ｐ（２）の値に変更する（Ｓ１３６）。
【００６９】
位相θ（１）および電力量Ｐ（１）の値を変更すると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、位相が変動する方向を表す変数ＦＬと位相が変動する量を表す変数Ｄとの積をθ（１）に加えたθ（２）を算出して、インバータ１２６の制御を継続する（Ｓ１０８）。
【００７０】
以上の動作を繰り返すことにより、インバータ１２６に供給される直流電力量は、図４の「Ｉ」以降、次第に減少する。
【００７１】
［インバータに供給される直流電力量が最小となる段階の場合］
ここでは、図４の領域「Ｂ」に示す、インバータ１２６に供給される直流電力量が最小となる段階の動作について説明する。
【００７２】
Ｓ１０８からＳ１３６までの動作を繰り返した後、再びＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（２）を算出する。電力量Ｐ（２）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｋ」に該当する。
【００７３】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（２）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。Ｓ１２２からＳ１０２までの動作は前述の場合と同様であるので、繰返さない。
【００７４】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（３）を算出する。電力量Ｐ（３）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｌ」に該当する。
【００７５】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（３）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２４）。Ｐ（３）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図４の「Ｊ」における直流電力量Ｐ（１）とＰ（３）との差の絶対値ＤＰを算出する（Ｓ１２６）。
【００７６】
絶対値ＤＰを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るか否か判断する（Ｓ１２８）。この場合、負荷の変動などがなく、絶対値ＤＰは値ＬＭを下回るので（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する（Ｓ１３０）。この場合、直流電力量が最小値近くなり、電力量Ｐ（２）が電力量Ｐ（１）を上回るので（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、変数ＦＬの符号を変更する（Ｓ１３４）。Ｓ１０８からＳ１０２までの動作は前述の場合と同様であるので、繰返さない。
【００７７】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（２）を算出する。電力量Ｐ（２）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｍ」に該当する。Ｓ１２０からＳ１０２までの動作は前述の場合と同様であるので、繰返さない。
【００７８】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（３）を算出する。電力量Ｐ（３）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｎ」に該当する。
【００７９】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（３）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２４）。Ｐ（３）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図４の「Ｊ」における直流電力量Ｐ（１）とＰ（３）との差の絶対値ＤＰを算出する（Ｓ１２６）。
【００８０】
絶対値ＤＰを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るか否か判断する（Ｓ１２８）。この場合、負荷の変動などがなく、絶対値ＤＰは値ＬＭを下回るので（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する（Ｓ１３０）。この場合、直流電力量が最小値近くなり、電力量Ｐ（２）が電力量Ｐ（１）を上回るので（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、変数ＦＬの符号を変更する（Ｓ１３４）。
【００８１】
以後、Ｓ１０８からＳ１３６までの動作を繰り返し、インバータ１２６に供給される直流電力は最小値を保つように制御される。
【００８２】
［三相式交流モータの負荷が変動する場合］
ここでは、図４の領域「Ｃ」に示す、インバータ１２６に接続された三相式交流モータ１３０の負荷が変動した場合の動作について説明する。
【００８３】
Ｓ１０８からＳ１３６までの動作を繰り返した後、再びＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（２）を算出する。電力量Ｐ（２）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｏ」に該当する。
【００８４】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（２）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。Ｓ１２２からＳ１０２までの動作は前述の場合と同様であるので、繰返さない。
【００８５】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（３）を算出する。電力量Ｐ（３）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｐ」に該当する。
【００８６】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（３）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２４）。Ｐ（３）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図４の「Ｊ」における直流電力量Ｐ（１）とＰ（３）との差の絶対値ＤＰを算出する（Ｓ１２６）。
【００８７】
絶対値ＤＰを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るか否か判断する（Ｓ１２８）。この場合、負荷の変動により、絶対値ＤＰは値ＬＭを上回るので（Ｓ１２８にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（１）の値を電力量Ｐ（３）の値に変更する（Ｓ１３２）。電力量Ｐ（１）の値を変更すると、以後、Ｓ１０８からＳ１３６までの動作を繰り返し、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るまで待つ。この動作によって負荷の変動がない時にインバータ１２６に供給される直流電力が最小値となるように制御を行なう。
【００８８】
以上のようにして、本実施の形態に係るインバータ制御装置は、インバータに供給される直流電力の電流値に基づき、負荷の変動がない時を選んで直流電力が最小となるように制御する。その結果、消費電力が最小となる状態で交流モータを駆動できるインバータ制御装置を提供できる。
また、インバータに直流電力が供給される期間は、交流電力の各相のいずれかに電圧が発生している期間である。インバータは、ＰＷＭ波形生成部の指示により、交流電力の出力とその停止とが制御される。これにより、交流電力の各相のいずれかに関する、出力の開始および停止についてＰＷＭ波形生成部により指示された時と供給時間とは対応するので、ＣＰＵは、直流電力の供給期間を、ＰＷＭ波形生成部により指示された時に基づいて算出することができる。その結果、インバータの直流電流値に基づき、より的確に交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できる、インバータ制御装置を提供することができる。
【００８９】
＜第１の実施の形態 変形例＞
ロータ内への磁石の埋込によりリラクタンストルクと磁石トルクとが利用可能なＤＣブラシレスモータが存在する。このようなモータについては、θＵおよびθＬをそれぞれ消費電力が最小となるθと全鎖交磁束Ψが最小になるθとに対応させてもよい。
【００９０】
最高効率となるθが存在するのは、ロータ位置に対するモータ電流の進み位相量θにより、磁石トルクとリラクタンストルクの利用比率、鉄損および銅損などの変化による。このθは、トルクおよび電圧一定とした時には、θが０°から４５°の間にある。モータ電流一定のときに、磁石トルクはθ＝０°、リラクタンストルクはθ＝４５°で最大となるため、それらの合成トルクは０°から４５°の間で最大となるからである。全鎖交磁束Ψが最小になるθが存在するのは、このような電流特性を有する場合、磁石磁束と電機子反作用を合わせた全鎖交磁束Ψは、一般にθについて極小値をとるからである。
【００９１】
そのようなモータの場合、モータを最高効率で駆動させることができるθは、消費電力が最小となるθと全鎖交磁束Ψが最小になるθとの間に存在する。このため、θＵおよびθＬをそれぞれ消費電力が最小となるθと全鎖交磁束Ψが最小になるθとに対応させることにより、モータを最高効率で駆動させることができる。
【００９２】
本実施の形態では変数Ｄは一定の値であるものとしたが、これを動作の結果に応じて変更してもよい。たとえば、変数Ｄの値を直流電力量Ｐ（１）とＰ（２）との差などに対応させて決定することができる。これにより、Ｐ（１）に対するＰ（２）の変化が大きい場合は変数Ｄの値を大きく、変化が小さい場合は変数Ｄの値を小さくすることができる。その結果、より短時間に消費電力が最小となる状態で交流モータを駆動できるインバータ制御装置を提供できる。
【００９３】
＜第２の実施の形態＞
図５を参照して、本実施の形態に係る電圧制御型インバータ制御装置１４０は、前述の第１の実施の形態に係るインバータ制御装置の構成に加えて、変圧装置１３４を制御するための信号を出力するための変圧用インターフェース１１４をさらに含む。なお、その他のハードウェア構成については前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００９４】
図６を参照して、電圧制御型インバータ制御装置１４０で実行されるプログラムは、インバータ１２６の制御に関し、以下のような制御構造を有する。
【００９５】
まず、Ｓ１８０にて、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６から出力される交流電力の電圧Ｖが、記憶部１１２に記憶されている初期値ＶＭとなるように、変圧用インターフェース１１４を通じて変圧装置１３４に信号を出力する。
【００９６】
Ｓ１８２にて、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６に供給される直流電力量を算出する。Ｓ１８４にて、ＣＰＵ１０２は、算出された直流電力量Ｐ（１）と記憶部１１２に記憶された直流電圧値ＰＭと差の絶対値が、予め定めたしきい値ＬＰを下回るか否か判断する。しきい値ＬＰを下回ると判断した場合には、処理はＳ１０２へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１８６へと移される。
【００９７】
Ｓ１８６にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、交流電圧が増減する方向を表す変数ＦＬと交流電圧が増減する量を表す変数ＤＶとの積をＶ（１）に加え、Ｖ（２）を算出する。
【００９８】
Ｓ１８８にて、ＣＰＵ１０２は、算出した交流電力の電圧値Ｖ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された上限値ＶＵを上回るか否か判断する。上限値ＶＵを上回ると判断した場合には、処理はＳ１９０へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１９２へと移される。Ｓ１９０にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された上限値ＶＵを電圧値Ｖ（２）の値とする。
【００９９】
Ｓ１９２にて、ＣＰＵ１０２は、算出した交流電力の電圧値Ｖ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された下限値ＶＬを下回るか否か判断する。下限値ＶＬを下回ると判断した場合には、処理はＳ１９４へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１９６へと移される。Ｓ１９４にて、ＣＰＵ１０２は、下限値ＶＬを電圧値Ｖ（２）の値とする。
【０１００】
Ｓ１９６にて、ＣＰＵ１０２は、設定値をＶ（２）として、変圧用インターフェース１１４を通じて変圧装置１３４に信号を出力する。Ｓ１９８にて、ＣＰＵ１０２は、Ｐ（１）とＰ（２）との差の絶対値ＤＰを算出する。
【０１０１】
Ｓ２００にて、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰＶが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを上回るか否か判断する。絶対値ＤＰＶが、値ＬＭを上回ると判断した場合には、処理はＳ１３０へと移される。もしそうでないと、処理はＳ２０２へと移される。Ｓ２０２にて、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６の制御を停止し、電圧値Ｖ（２）の値および電力量Ｐ（２）の値を記憶部１１２に記憶させる。
【０１０２】
Ｓ２０４にて、ＣＰＵ１０２は、電圧値Ｖ（１）の値を電圧値Ｖ（２）の値に、電力量Ｐ（１）の値を電力量Ｐ（２）の値に書き換える。Ｓ２０６にて、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（１）の値と電力量Ｐ（２）の値との差の絶対値が予め定めた定数ＬＰを下回るか否か判断する。下回ると判断した場合には、処理はＳ１０２へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１８６へと移される。
【０１０３】
図７を参照して、ＣＰＵ１０２で実行される電力量の算出は、インバータの制御に関し、以下のような制御構造を有する。
【０１０４】
Ｓ２２０にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、直流電力の供給が開始された時から直流電力の供給が停止された時までの時間を算出し、その時間に補正係数を乗じて供給時間とする。Ｓ２２２にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力の電圧値、電流値および供給時間を乗じて、直流電力量Ｐを算出し、図６に示す処理に戻る。
【０１０５】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、インバータ制御装置の動作について説明する。
【０１０６】
［制御開始後、外乱などによりインバータに供給される直流電力量が増大する場合］
図８を参照して、三相式交流モータ１３０の負荷が変動する場合において、インバータ１２６に供給される直流電力が、インバータ１２６が出力する交流電力の位相を通じて最小となるように制御される状況を説明する。図８中の「負荷」は三相式交流モータ１３０の負荷を表す。「電力量」とはインバータ１２６に供給される直流電力量を表す。「電圧値」とはインバータ１２６が出力する交流電力の電圧値を表す。「制御の有無」とは本実施の形態に係る電圧制御型インバータ制御装置１４０による制御が実施されているか否かを表す。
【０１０７】
ここでは、図８の領域「Ｄ」について説明する。ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６から出力される交流電力の電圧Ｖが、記憶部１１２に記憶されている初期値ＶＭとなるように、変圧用インターフェース１１４を通じて変圧装置１３４に信号を出力する（Ｓ１８０）。
【０１０８】
信号を出力すると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し（Ｓ１０２）、定常化すると、直流電力量Ｐ（１）を算出する。直流電力量Ｐ（１）を算出する処理のうち、Ｓ１４２からＳ１５２の処理については、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。
【０１０９】
Ｓ１５２の処理が終了すると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、直流電力の供給が開始された時から直流電力の供給が停止された時までの時間を算出し、その時間に補正係数を乗じて供給時間とする（Ｓ２２０）。供給時間を算出すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の電圧値、電流値および供給時間を乗じて、直流電力量Ｐ（１）を算出する（Ｓ２２２）。この時が図８の「Ｑ」に該当する。
【０１１０】
直流電力量Ｐ（１）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出された直流電力量Ｐ（１）を記憶部１１２に記憶する（Ｓ１０６）。直流電力量Ｐ（１）を記憶すると、ＣＰＵ１０２は、算出された直流電力量Ｐ（１）と記憶部１１２に記憶された直流電圧値ＰＭと差の絶対値が、予め定めたしきい値ＬＰを下回るか否か判断する（Ｓ１８４）。当初はその絶対値がしきい値ＬＰを下回っているので（Ｓ１８４にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、Ｓ１０２以降の動作を繰り返す。しかしその後、外乱などにより直流電力量Ｐ（１）の値が増加する。この時が図８の「Ｒ」に該当する。その結果、絶対値がしきい値ＬＰを上回ると（Ｓ１８４にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、交流電圧が増減する方向を表す変数ＦＬと交流電圧が増減する量を表す変数ＤＶとの積をＶ（１）に加え、Ｖ（２）を算出する（Ｓ１８６）。
【０１１１】
Ｖ（２）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、交流電力の電圧値Ｖ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された上限値ＶＵを上回るか否か判断する（Ｓ１８８）。本実施の形態においては、上限値ＶＵを２５０Ｖ、この時点におけるＶ（２）の値を２４０Ｖとしており、この場合、電圧値Ｖ（２）が上限値ＶＵを下回ると判断するので（Ｓ１８８にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、算出した交流電力の電圧値Ｖ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された下限値ＶＬを下回るか否か判断する（Ｓ１９２）。本実施の形態においては、下限値ＶＬを２００Ｖとしており、この場合、電圧値Ｖ（２）が下限値ＶＬを上回ると判断するので（Ｓ１９２にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、設定値をＶ（２）として、変圧用インターフェース１１４を通じて変圧装置１３４に信号を出力する（Ｓ１９６）。
【０１１２】
変圧装置１３４に信号を出力すると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し（Ｓ１０２）、定常化すると、直流電力量Ｐ（２）を算出する。直流電力量Ｐ（２）を算出する処理は、前述の場合と同様であるので、ここでは繰り返さない。この時が図８の「Ｓ」に該当する。
【０１１３】
直流電力量Ｐ（２）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、その値を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。直流電力量Ｐ（２）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図８「Ｒ」のＰ（１）と図８「Ｓ」のＰ（２）との差の絶対値ＤＰＶを算出する（Ｓ１９８）。
【０１１４】
絶対値ＤＰＶを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰＶが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを上回るか否か判断する（Ｓ２００）。この場合、外乱などにより直流電力量が増大していることから、絶対値ＤＰＶは、値ＬＭを上回ると判断するので（Ｓ２００にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する（Ｓ１３０）。この場合、図８「Ｒ」のＰ（１）と図８「Ｓ」のＰ（２）とを比較すると、電力量Ｐ（２）が電力量Ｐ（１）を下回るので（Ｓ１３０にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、電圧値Ｖ（１）の値を電圧値Ｖ（２）の値に、電力量Ｐ（１）の値を電力量Ｐ（２）の値に書き換える（Ｓ２０４）。
【０１１５】
以後、Ｓ１８６からＳ２０４までの動作を繰り返すことにより、インバータ１２６に供給される直流電力量は、図８の「Ｓ」以降、次第に減少する。
【０１１６】
［インバータに供給される直流電流が最小となる直前の場合］
ここでは、図８の領域「Ｅ」について説明する。Ｓ１８６からＳ２００までの動作を繰り返した後、ＣＰＵ１０２は、電圧値Ｖ（１）の値を電圧値Ｖ（２）の値に、電力量Ｐ（１）の値を電力量Ｐ（２）の値に書き換える（Ｓ２０４）。この時の電力量Ｐ（１）などが図８の「Ｔ」に該当する。Ｓ１８６からＳ１０２までの動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。
【０１１７】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力量Ｐ（２）を算出する。直流電力量Ｐ（２）を算出する処理は、前述の場合と同様であるので、ここでは繰り返さない。この時が図８の「Ｕ」に該当する。
【０１１８】
直流電力量Ｐ（２）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、その値を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。直流電力量Ｐ（２）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図８「Ｔ」における直流電力量Ｐ（１）と図８「Ｕ」のＰ（２）との差の絶対値ＤＰＶを算出する（Ｓ１９８）。
【０１１９】
絶対値ＤＰＶを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰＶが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを上回るか否か判断する（Ｓ２００）。この場合、直流電力量はほぼ最小値に達していることから、絶対値ＤＰＶは、値ＬＭを下回ると判断されるので（Ｓ２００にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２はインバータ１２６の制御を停止し、記憶部１１２に直流電力量Ｐ（２）および交流電圧値Ｖ（２）を記憶させる（Ｓ２０２）。
【０１２０】
記憶部に記憶させると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し（Ｓ１０２）、定常化すると、直流電力量Ｐ（１）を算出する。直流電力量Ｐ（１）を算出する処理は、上述の場合と同様であるので、ここでは繰り返さない。この時が図８の「Ｖ」に該当する。
【０１２１】
直流電力量Ｐ（１）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、その値を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１０６）。直流電力量Ｐ（１）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、直流電力量Ｐ（１）とＰ（２）との差の絶対値が予め定めた定数ＬＰを下回るか否か判断する（Ｓ２０６）。この場合、その絶対値は定数ＬＰを下回るので（Ｓ２０６にてＹＥＳ）、以後、ＣＰＵ１０２は、再び絶対値が定数ＬＰを上回るまで、Ｓ１０２からＳ２０６までの動作を繰り返す。
【０１２２】
［三相式交流モータの負荷が変動し、かつ規定値の近傍で制御する場合］
ここでは、図８の領域「Ｆ」について説明する。Ｓ１０２からＳ２０６の動作を繰り返した後、ＣＰＵ１０２は、図８「Ｗ」に示す直流電力量Ｐ（１）と図８「Ｕ」に示す直流電力量Ｐ（２）との差の絶対値が予め定めた定数ＬＰを上回るか否か判断する（Ｓ２０６）。この場合、三相式交流モータ１３０の負荷が、直流電力量Ｐ（１）の算出時とＰ（２）の算出時とでは異なっているために、その絶対値は定数ＬＰを上回るので（Ｓ２０６にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、交流電圧が増減する方向を表す変数ＦＬと交流電圧が増減する量を表す変数ＤＶとの積をＶ（１）に加え、Ｖ（２）を算出する（Ｓ１８６）。Ｓ１８８からＳ１０２までの動作は前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。
【０１２３】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力量Ｐ（２）を算出する。直流電力量Ｐ（２）を算出する処理は、上述の場合と同様であるので、ここでは繰り返さない。この時が図８の「Ｘ」に該当する。
【０１２４】
直流電力量Ｐ（２）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、その値を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。直流電力量Ｐ（２）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図８「Ｗ」のＰ（１）と図８「Ｘ」のＰ（２）との差の絶対値ＤＰＶを算出する（Ｓ１９８）。
【０１２５】
絶対値ＤＰＶを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰＶが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを上回るか否か判断する（Ｓ２００）。この場合、絶対値ＤＰＶは、値ＬＭを上回ると判断するので（Ｓ２００にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する（Ｓ１３０）。この場合、電力量Ｐ（２）が電力量Ｐ（１）を下回るので（Ｓ１３０にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、電圧値Ｖ（１）の値を電圧値Ｖ（２）の値に、電力量Ｐ（１）の値を電力量Ｐ（２）の値に書き換える（Ｓ２０４）。以後、ＣＰＵ１０２は、直流電力量の値が最小となるように、Ｓ１８６からＳ２０６までの動作を繰り返す。
【０１２６】
以上のようにして、インバータに供給される直流電力の電流値に基づき、直流電力が最小となるように制御するので、消費電力が最小となる状態で交流モータを駆動できるインバータ制御装置を提供できる。
【０１２７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係るインバータ制御装置とインバータなどとの関係を表す図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態に係るインバータの制御の手順を示すフローチャートである。
【図３】 本発明の第１の実施の形態に係る電力量の算出の手順を示すフローチャートである。
【図４】 本発明の第１の実施の形態に係るインバータ制御装置による電力量の制御状況を表す図である。
【図５】 本発明の第２の実施の形態に係るインバータ制御装置とインバータなどとの関係を表す図である。
【図６】 本発明の第２の実施の形態に係るインバータの制御の手順を示すフローチャートである。
【図７】 本発明の第２の実施の形態に係る電力量の算出の手順を示すフローチャートである。
【図８】 本発明の第２の実施の形態に係るインバータ制御装置による電力量の制御状況を表す図である。
【符号の説明】
１００ インバータ制御装置、１０２ ＣＰＵ、１０４ ロータ用インターフェイス、１０６ ＰＷＭ波形生成部、１０８ 電流用インターフェイス、１１０電圧用インターフェイス、１１２ 記憶部、１１４ 変圧用インターフェース、１２０ 電流センサ、１２２ 電圧センサ、１２４ ベースドライバ、１２６インバータ、１２８ 速度検出装置、１３０ 三相式交流モータ、１３２ 圧縮機、１３４ 変圧装置、１４０ 電圧制御型インバータ制御装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、供給された直流電力に基づいて交流電力を出力するインバータの制御に関し、特に、交流モータの消費電力量を減少させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータ制御される交流モータに供給される交流電力量が減少するように、電圧、電流および位相などを操作する技術は、省エネルギーの観点から広く実用化されている。その際、交流電力量を算出するために、交流モータの巻線電流を測定する方法が一般に知られているが、三相式交流モータを制御する場合に以下のような問題がある。すなわち、３相に対応する少なくとも３個の電流計と、それらの測定値からモータに供給される交流電流値を算出するための回路とを必要とする。
【０００３】
特開平５−９１７５２号公報（特許文献１）は、この問題を解決するためのインバータ制御装置を開示する。この公報に開示されたインバータ制御装置は、インバータの交流出力電圧の指令値を発生する発生回路と、指令値に基づいてインバータを制御する制御回路と、インバータに入力された直流電流を検出する検出回路と、指令値とこれに対応する直流電流の検出値との一対のデータを所定時間ごとに記憶する記憶回路と、記憶回路から検出値についての少なくとも３個以上のデータの中から最小値を抽出する抽出回路と、その最小値に対応した指令値と他の指令値とのデータを比較し、最小値に対応した指令値が他の指令値のデータより大きければ増加するように、小さければ減少するように、発生回路における指令値を変更する変更回路とを含む。
【０００４】
この発明によると、インバータに入力される直流電力の電流値が最小となるように制御を行なう。その結果、モータの巻線電流などに基づき制御を行なう場合に比べて簡単な構成により、モータを低い消費電力で駆動させるインバータ制御装置を提供することができる。
【０００５】
特開平８−２３７９８７号公報（特許文献２）は、上述した問題を解決する別のインバータ制御装置を開示する。この公報に開示されたインバータ制御装置は、複数極の磁石を有する回転子と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイルを有する固定子と、電機子コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路と、電機子コイルの中性点と抵抗回路の中性点との電位差に基づいて、回転子と固定子との間の相対的な回転位置を検出する位置検出装置と、その回転位置に基づいて、電機子コイルに印加する電圧のパターンを切り換えるインバータ部とを備えるモータに用られる。このインバータ制御装置は、電位差を検出する電圧検出装置と、インバータ部の入力電流を検出する電流検出装置と、電圧検出装置が検出した値を積分して、積分値を出力する積分装置と、積分値を受けて、その値のレベルが所定範囲内か否かを判定するレベル判定装置と、回転位置の切換わり時点から電圧のパターンを切換えるまでの位相を補正する補正装置と、レベル判定装置の判定結果に基づいて、積分値のレベルが前述した所定範囲内で、かつモータ効率が最大になるように、補正装置に位相の補正角を表わす指令信号を出力する指令装置とを含む。補正装置は、電流検出装置が検出した値に基づいて、インバータ部の入力電流の増減を判定する電流判定装置と、位相の補正角を所定の位相角毎に減少方向および増加方向のいずれかに調整する調整装置と、電流判定装置がインバータ部の入力電流が増加傾向にあると判定し、かつレベル判定装置が積分値は前述した所定範囲内にあると判定した場合、調整装置の位相の補正角を調整する増減方向を反転させると共に、レベル判定装置が積分値は前述した所定範囲外にあると判定した場合、位相の補正角の調整方向を減少方向にする反転装置とを含む。
【０００６】
この発明によると、調整装置は、インバータ部に入力される直流電力の電流値が最小となるように位相の補正角を調整する。その調整は、反転装置によって、モータ効率が最大となる点を含み、脱調が発生する点を含まない範囲に限定される。これにより、調整装置は、ピーク効率点より遅れ補正側の脱調領域に位相の補正角を調整する手前で、位相の補正角を減少方向に調整する。その結果、脱調することなく、モータを最大効率で運転できるピーク効率点に位相の補正角を調整するインバータ制御装置を提供することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−９１７５２号公報（請求項１７、第１１頁、第２７図）
【０００８】
【特許文献２】
特開平８−２３７９８７号公報（請求項７、第７〜８頁、第２０〜２１頁、第３０図、第３２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの公報に開示されるインバータ制御装置では、必ずしも消費電力が最小の状態でモータが駆動されるとは限らない。一般に知られているように、消費電力を最小にすることと、インバータに供給される直流電力の電流値を最小にすることとが一致しない場合があり得るからである。
【００１０】
インバータに供給された直流電力の電流値に基づいて交流モータの消費電力を算出することも考えられる。しかしながら、インバータに入力される直流電力の電流は、たとえば一般商用電力などを整流回路などにより直流電力に変換して供給されることが多いので、通常高周波の波形となる。一方、通常のコンピュータに使用されるＡ／Ｄ(analog-digital)サンプリング技術では、計測値の入力を連続して受付けることはできない。その結果、直流電流がインバータに実際に供給される期間を特定することが困難であるので、このような制御を実現することは困難である。
【００１１】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、インバータに供給される直流電力の電流値に基づき、消費電力を減少させて交流モータを駆動できるインバータ制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るインバータ制御装置は、ベースドライバを介してインバータに対し交流電力の出力および出力の停止を指示するための指示手段と、インバータに供給される直流電力の電圧値を検出するための電圧検出手段と、直流電力の電流値を検出するための電流検出手段と、指示手段のインバータに対する指示に基づいて、時間に関する情報を記憶するための第１の記憶手段とを備え、情報は、交流電力の各相のいずれかに関する、出力の開始および停止について指示手段により指示された時を特定するもので、出力の開始および停止について指示手段により指示された時を特定し、時を示す情報を時間に関する情報として第１の記憶手段に記憶させ、情報に基づいて、指示手段によって交流電力の各相のいずれかについて電力を出力させるように指示された時から出力を停止させるように指示された時までに対応する駆動時間を、直流電力の供給時間として算出するための第１の算出手段と、電圧値および電流値ならびに供給時間に基づいて直流電力の電力量を算出するための第２の算出手段と、算出された直流電力量が減少するように、インバータの交流電圧、交流電流および位相の少なくともいずれかに基づいて定められた操作量を制御するための制御手段と、直流電力量とこれに対応する操作量とを記憶するための第２の記憶手段とをさらに備え、制御手段は、第２の記憶手段に記憶された直流電力量のうち、最も小さい直流電力量に対応する操作量を、制御を開始する際の操作量として制御するための手段を含む。
【００１３】
第１の発明によると、インバータに直流電力が供給される期間は、交流電力の各相のいずれかに電圧が発生している期間である。インバータは、指示手段の指示により、交流電力の出力とその停止とが制御される。第１の記憶手段は、指示手段がインバータに対してした指示に基づき、交流電力の各相のいずれかに関する、出力の開始および停止について指示手段により指示された時を特定するものである、時間に関する情報を記憶する。第１の算出手段は、第１の記憶手段に記憶されたこのような時間に関する情報に基づいて、指示手段によって交流電力の各相のいずれかについて電圧を発生させるよう指示された時から電圧を停止させるよう指示された時までに対応する駆動時間を、直流電力の供給時間として算出する。駆動時間は、指示手段がインバータに対して指示した時から直接かつ容易に算出することができる。これにより、第２の算出手段は、インバータに供給された直流電力の電圧、電流および供給時間に基づいて、インバータに供給される直流電力量を容易に算出することができる。制御手段は、前述の直流電力量を減少させるように、操作量を制御することができる。また、制御手段は、第２の記憶手段に記憶された直流電力量のうち、最も小さい直流電力量に対応する操作量を、制御を開始する際の操作量とする。その操作量は、直流電力量が最も小さい値に対応する操作量である可能性が、制御手段が設定し得る操作量の中で最も高い。そのため、制御手段は、制御を開始してから直流電力量が最も小さくなるような制御を達成するまでの時間を、高い確率で短縮することができる。その結果、このように算出された直流電力量が減少すれば、モータに供給される交流電力量も減少するので、インバータの直流電流の値に基づき、早期に交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できる、インバータ制御装置を提供することができる。
【００２０】
第２の発明に係るインバータ制御装置は、第１の発明の構成に加え、直流電力量の変動幅が予め定められた範囲内となったことに応答して、変動幅の範囲内における直流電力量の最小値と最小値に対応する操作量とを第２の記憶手段に記憶させるための手段をさらに含む。
【００２１】
第２の発明によると、直流電力量の変動幅が予め定められた範囲内となったことに応答して、その変動幅の範囲内における直流電力量の最小値とそれに対応する操作量とが第２の記憶手段に記憶される。予め定められた範囲内は、たとえば制御を開始した時の直流電力量の１０％以内の範囲である。制御手段は、第２の記憶手段に記憶された直流電力量のうち、最も小さい値に対応する操作量を、制御を開始する際の操作量として制御する。これにより、制御手段は、直流電力量の最小値が新たに得られると、それ以降はその最小値に対応する操作量により制御を開始することができる。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、早期に交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できるインバータ制御装置を提供することができる。
【００２２】
第３の発明に係るインバータ制御装置は、第２の発明の構成に加え、制御手段は、直流電力量が最小になった後は、直流電力量が予め定められた範囲を超えたことに対応して、操作量を制御するための手段をさらに含む。
【００２３】
第３の発明によると、制御手段は、直流電力量が最小になった後は、操作量の制御を、その直流電力量が予め定められた範囲を超えたことに対応して行なう。これにより、必要以上に操作量を制御することがなくなるので、制御手段の消費電力を省くことができる。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できるインバータ制御装置を提供することができる。
【００２４】
第４の発明に係るインバータ制御装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加え、制御手段は、操作量を第１の状態量に制御した際に算出される第１の直流電力量と、操作量を第１の状態量から第２の状態量に変更した後、再び第１の状態量に戻した際に算出される第２の直流電力量との差が、予め定められた範囲内であることに応答して、直流電力量が減少するように、操作量を制御するための手段を含む。なお、予め定められた範囲内は、たとえば１％以内という範囲である。
【００２５】
第４の発明によると、制御手段は、操作量を変化させる前と後との、インバータに供給される直流電力量を比較する。インバータに供給される直流電力量が、モータの負荷の変動などの影響を受けていなければ、それらの直流電力量は一定の範囲内にある。したがって、それらの直流電力量が予め特定しておいた一定の範囲内にある場合に操作手段の制御を行えば、モータの負荷などの影響を排除して、インバータの制御を行なうことができる。これにより、制御手段は、インバータに供給される直流電力量について、モータの負荷などの影響を受けていない期間を選択して操作手段を制御する。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できることに加え、モータの負荷が変動しても、交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動し得るインバータ制御装置を提供することができる。
【００２６】
第５の発明に係るインバータ制御装置は、第１〜４のいずれかの発明の構成に加え、制御手段は、予め定められた範囲内における操作量を制御するための手段を含む。
【００２７】
第５の発明によると、一般に、操作量には外乱やノイズなどによる脱調を引き起こす範囲が存在する。逆に、消費電力量が最小になる範囲が存在する場合もある。制御手段は、たとえば過去に直流電力量が最も小さくなった操作量の±１０％といった、予め定められた範囲内で制御を行なう。これにより、制御手段は、脱調が発生する操作量での制御を回避することができる。また、いたずらに消費電力が増加することを防ぐことができる。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、外乱やノイズなどによる脱調を防ぎつつ、交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できるインバータ制御装置を提供することができる。
【００２８】
第６の発明に係るインバータ制御装置は、第１〜５のいずれかの発明の構成に加え、操作量は、インバータに接続される交流モータのロータ位置に対するモータ電流の進み位相量を含む。
【００２９】
第６の発明によると、交流モータのロータ位置に対するモータ電流の進み位相量は、これ以外の操作量に比べ消費電力量に強い影響を及ぼす。これにより、制御手段は、操作量に交流モータのロータ位置に対するモータ電流の進み位相量を含むことで、より的確に消費電力が最小となるようインバータを制御することができる。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、より的確に交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できるインバータ制御装置を提供することができる。
【００３０】
第７の発明に係るインバータ制御装置は、第１〜６のいずれかの発明の構成に加え、第２の算出手段は、インバータに接続される交流モータが回転する周期の整数倍の期間について、直流電力量の平均値を算出するための手段を含む。
【００３１】
第７の発明によると、第２の算出手段は、インバータに接続される交流モータが回転する周期の整数倍の期間について、直流電力量の平均値を算出する。これにより、その回転に同期したトルク変動などの影響を取除いて、より的確に直流電力の電力値を算出することができる。その結果、インバータ直流電流の値に基づき、より的確に交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できるインバータ制御装置を提供することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００３３】
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本実施の形態に係るインバータ制御装置１００は、ＣＰＵ（central processing unit）１０２、ロータ用インターフェイス１０４、ＰＷＭ波形生成部１０６、電流用インターフェイス１０８、電圧用インターフェイス１１０、記憶部１１２を含む。
【００３４】
ＣＰＵ１０２は、このインバータ制御装置１００の制御をすると共に、インバータ１２６に直流電力が供給された期間およびその直流電力量を算出する。ロータ用インターフェイス１０４は、ＣＰＵ１０２に接続され、三相式交流モータ１３０の回転速度を検出する速度検出装置１２８からの入力信号を受信する。三相式交流モータ１３０は、圧縮機１３２を駆動する。ＰＷＭ波形生成部１０６は、ＣＰＵ１０２に接続され、ＰＷＭ波形を生成することにより、ベースドライバ１２４を介して、インバータ１２６に対し、交流電力の各相それぞれについて電圧の発生および停止を指示する。また、その指示によって発生する交流電力の位相を制御する。電流用インターフェイス１０８は、ＣＰＵ１０２に接続され、電流センサ１２０から、インバータ１２６に供給される直流電力の電流値を検知する。電圧用インターフェイス１１０は、ＣＰＵ１０２に接続され、電圧センサ１２２から、インバータ１２６に供給される直流電力の電圧値を検知する。記憶部１１２は、ＣＰＵ１０２に接続され、ＰＷＭ波形生成部１０６が交流電力の各相それぞれについて電圧の発生および停止を指示した時刻と、インバータ１２６の制御に必要な値とを記憶する。
【００３５】
図２を参照して、インバータ制御装置１００で実行されるプログラムは、インバータの制御に関し、以下のような制御構造を有する。
【００３６】
ステップ１００（以下、ステップをＳと略す。）にて、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６から出力される交流電力の位相θ（１）が、記憶部１１２に記憶されている初期値θ（０）となるように、ＰＷＭ波形生成部１０６を制御する。
【００３７】
Ｓ１０２にて、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断する。この判断は、ロータ用インターフェイス１０４を介して、ロータの回転速度を検知し、回転速度の変動が予め定められた範囲内に達したか否かに基づいて行なわれる。予め定められた範囲内とは、たとえばロータの最高回転速度の５％以内といった範囲である。もし、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化していると判断した場合には、処理はＳ１０４へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１０２へと移される。Ｓ１０４にて、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６に供給される直流電力量を算出する。
【００３８】
Ｓ１０６にて、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（１）を記憶部１１２に記憶させる。Ｓ１０８にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、位相が変動する方向を表す変数ＦＬと位相が変動する量を表す変数Ｄとの積をθ（１）に加え、θ（２）を算出する。
【００３９】
Ｓ１１０にて、ＣＰＵ１０２は、交流電力の位相θ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された上限値θＵを上回るか否か判断する。上限値θＵを上回ると判断した場合には、処理はＳ１１２へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１１４へと移される。Ｓ１１２にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された上限値θＵを位相θ（２）の値とする。
【００４０】
Ｓ１１４にて、ＣＰＵ１０２は、交流電力の位相θ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された下限値θＬを下回るか否か判断する。下限値θＬを下回ると判断した場合には、処理はＳ１１６へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１１８へと移される。Ｓ１１６にて、ＣＰＵ１０２は、下限値θＬを位相θ（２）の値とする。Ｓ１１８にて、ＣＰＵ１０２は、θ（２）を設定値としてＰＷＭ波形生成部１０６を制御し、インバータ１２６が出力する交流電力の位相を変更する。
【００４１】
Ｓ１２０にて、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（２）を記憶部１１２に記憶させる。Ｓ１２２にて、ＣＰＵ１０２は、θ（１）を設定値としてＰＷＭ波形生成部１０６を制御し、インバータ１２６が出力する交流電力の位相を変更する。Ｓ１２４にて、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（３）を記憶部１１２に記憶させる。Ｓ１２６にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力量Ｐ（１）とＰ（３）との差の絶対値ＤＰを算出する。
【００４２】
Ｓ１２８にて、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るか否か判断する。絶対値ＤＰが、値ＬＭを下回ると判断した場合には、処理はＳ１３０へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１３２へと移される。
【００４３】
Ｓ１３０にて、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する。直流電力量Ｐ（２）がＰ（１）以上の値と判断した場合には、処理はＳ１３４へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１３６へと移される。
【００４４】
Ｓ１３２にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力量Ｐ（１）の値を直流電力量Ｐ（３）の値に変更する。Ｓ１３４にて、ＣＰＵ１０２は、変数ＦＬの符号を変更する。Ｓ１３６にて、ＣＰＵ１０２は、位相θ（１）および直流電力量Ｐ（１）の値をそれぞれ位相θ（２）および直流電力量Ｐ（２）の値に変更する。
【００４５】
図３を参照して、ＣＰＵ１０２で実行される直流電力量の算出は、インバータの制御に関し、以下のような制御構造を有する。
【００４６】
Ｓ１４０にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶されている、直流電力量の総和を表す変数ＰＮと、計数用の変数Ｎとを初期化（ＰＮ＝０、Ｎ＝０）する。Ｓ１４２にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が開始される時を判断する。この判断は、ＰＷＭ波形生成部１０６が、インバータ１２６に交流電力のある相について電圧を発生させるための、第１のＰＷＭ波形を発生させたか否かに基づいて行なわれる。もし、第１のＰＷＭ波形を発生させたのであれば（Ｓ１４２にてＹＥＳ）、処理はＳ１４４へと移される。もしそうでないと（Ｓ１４２にてＮＯ）、処理はＳ１４２へと移される。Ｓ１４４にて、ＣＰＵ１０２は、ＰＷＭ波形生成部１０６が第１のＰＷＭ波形を発生した時、すなわち直流電力の供給が開始された時を記憶部１１２に記憶させる。
【００４７】
Ｓ１４６にて、ＣＰＵ１０２は、直流電圧および直流電流の値を検知するタイミングを判断する。この判断は、ＰＷＭ波形生成部１０６が、直流電力の供給が開始された時から、たとえば１／１００秒といった、予め定められた時間が経過したか否かに基づいて行なわれる。もし、予め定められた時間が経過したのであれば（Ｓ１４６にてＹＥＳ）、処理はＳ１４８へと移される。もしそうでないと（Ｓ１４６にてＮＯ）、処理はＳ１４６へと移される。Ｓ１４８にて、ＣＰＵ１０２は、Ａ／Ｄサンプリングにより、電流用インターフェイス１０８から直流電力の電流値を検知し、電圧用インターフェイス１１０から直流電力の電圧値を検知する。
【００４８】
Ｓ１５０にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が停止される時を判断する。この判断は、ＰＷＭ波形生成部１０６が、インバータ１２６にＳ１４２において電圧を発生させた相について電圧を０にするための、第２のＰＷＭ波形を発生させたか否かに基づいて行なわれる。もし、第２のＰＷＭ波形を発生させたのであれば（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、処理はＳ１５２へと移される。もしそうでないと（Ｓ１５０にてＮＯ）、処理はＳ１５０へと移される。Ｓ１５２にて、ＣＰＵ１０２は、ＰＷＭ波形生成部１０６が第２のＰＷＭ波形を発生した時、すなわち直流電力の供給が停止された時を記憶部１１２に記憶させる。
【００４９】
Ｓ１５４にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、直流電力の供給が開始された時から直流電力の供給が停止された時までの時間を算出し、供給時間とする。Ｓ１５６にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力の電圧値、電流値および供給時間を乗じて、直流電力量Ｐ’を算出する。
【００５０】
Ｓ１５８にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された直流電力量の総和ＰＮに、電力量Ｐ’を加算し、新たなＰＮとして記憶部１１２に記憶させる。Ｓ１６０にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された計数用変数Ｎに１を加算して記憶部１１２に記憶させる。
【００５１】
Ｓ１６２にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力の計測を開始した時から三相式交流モータ１３０のロータの回転周期の２倍の時間が経過したか否かを判断する。その時間が経過したと判断した場合には、処理はＳ１６４へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１４２へと移される。Ｓ１６４にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力量の総和ＰＮを計数用変数Ｎで除して、交流電力の出力１回あたりの直流電力量Ｐを算出し、処理を終了する。
【００５２】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、インバータ制御装置１００の動作について説明する。
【００５３】
［インバータ制御装置による制御が開始された直後の場合］
図４を参照して、三相式交流モータ１３０の負荷が変動する場合において、インバータ１２６に供給される直流電力が、インバータ１２６が出力する交流電力の位相が制御されることにより、最小となる状態を説明する。図４中の「負荷」は三相式交流モータ１３０の負荷を表す。「電力量」とはインバータ１２６に供給される直流電力量を表す。「位相」とはインバータ１２６が出力する交流電力の位相を表す。「制御の有無」とは本実施の形態に係るインバータ制御装置１００による制御が実施されているか否かを表し、図４においては負荷発生と同時に制御が開始されるものとする。ここでは、図４の領域「Ａ」に示す、インバータ制御装置１００による制御が開始された直後の動作について説明する。
【００５４】
電源（図示せず）の投入などにより、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６から出力される交流電力の位相θ（１）が、記憶部１１２に記憶されている初期値θ（０）となるように、ＰＷＭ波形生成部１０６を制御する（Ｓ１００）。
【００５５】
ＰＷＭ波形生成部１０６を制御すると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し、定常化するまでその判断を繰り返す（Ｓ１０２）。
【００５６】
回転速度が定常化すると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶されている変数ＰＮおよびＮを０に設定する（Ｓ１４０）。変数を設定すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が開始される時を判断する（Ｓ１４２）。
【００５７】
直流電力の供給が開始される時を判断すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が開始された時を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１４４）。時を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、直流電圧および直流電流の値を検知するタイミングを待つ（Ｓ１４６）。
【００５８】
値を検知するタイミングになると、ＣＰＵ１０２は、Ａ／Ｄサンプリングにより、電流用インターフェイス１０８から直流電力の電流値を検知し、電圧用インターフェイス１１０から直流電力の電圧値を検知する（Ｓ１４８）。電圧値を検知すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が停止される時を判断する（Ｓ１５０）。
【００５９】
直流電力の供給が停止される時を判断すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の供給が停止された時を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１５２）。時を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、直流電力の供給が開始された時から直流電力の供給が停止された時までの時間を算出し、供給時間とする（Ｓ１５４）。
【００６０】
供給時間を算出すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の電圧値、電流値および供給時間を乗じて、直流電力量Ｐ’を算出する（Ｓ１５６）。電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された直流電力量の総和ＰＮに、電力量Ｐ’を加算して記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１５８）。値を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された計数用変数Ｎに１を加算して記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１６０）。
【００６１】
ＣＰＵ１０２は、Ｓ１４２以降の処理を、直流電力の計測を開始した時から三相式交流モータ１３０のロータの回転周期の２倍の時間が経過するまで繰り返す（Ｓ１６２）。その時間が経過すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力量の総和ＰＮを計数用変数Ｎで除して、交流電力の出力１回あたりの直流電力量Ｐを算出する（Ｓ１６４）。この時が図４の「Ｇ」に該当する。
【００６２】
直流電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（１）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１０６）。Ｐ（１）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、位相が変動する方向を表す変数ＦＬと位相が変動する量を表す変数Ｄとの積をθ（１）に加え、θ（２）を算出する（Ｓ１０８）。本実施の形態においては、制御を開始した直後のＦＬの値を「１」、Ｄの値を「５」とする。
【００６３】
θ（２）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、交流電力の位相θ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された上限値θＵを上回るか否か判断する（Ｓ１１０）。本実施の形態においては、上限値θＵを４５°、この時点におけるθ（２）の値を０°としており、この場合、上限値θＵを下回ると判断するので（Ｓ１１０にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、交流電力の位相θ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された下限値θＬを下回るか否か判断する（Ｓ１１４）。本実施の形態においては、下限値θＬを０°としており、この場合下限値θＬと上回るので（Ｓ１１４にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、θ（２）を設定値としてＰＷＭ波形生成部１０６を制御し、インバータ１２６が出力する交流電力の位相を変更する（Ｓ１１８）。
【００６４】
ＰＷＭ波形生成部１０６を制御すると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し、定常化するまでその判断を繰り返す（Ｓ１０２）。回転速度が定常化すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（２）を算出する。電力量を算出する動作は、前述のＳ１４０からＳ１６４の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｈ」に該当する。
【００６５】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（２）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。Ｐ（２）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、θ（１）を設定値としてＰＷＭ波形生成部１０６を制御し、インバータ１２６が出力する交流電力の位相を変更する（Ｓ１２２）。
【００６６】
位相を変更すると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し、定常化するまでその判断を繰り返す（Ｓ１０２）。回転速度が定常化すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（３）を算出する。電力量を算出する動作は、前述のＳ１４０からＳ１６４の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｉ」に該当する。
【００６７】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（３）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２４）。Ｐ（３）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、Ｐ（１）とＰ（３）との差の絶対値ＤＰを算出する（Ｓ１２６）。
【００６８】
絶対値ＤＰを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るか否か判断する（Ｓ１２８）。この場合、負荷の変動などがなく、絶対値ＤＰは値ＬＭを下回るので（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する（Ｓ１３０）。この場合、電力量Ｐ（２）が電力量Ｐ（１）を下回るので（Ｓ１３０にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、位相θ（１）および電力量Ｐ（１）の値をそれぞれ位相θ（２）および電力量Ｐ（２）の値に変更する（Ｓ１３６）。
【００６９】
位相θ（１）および電力量Ｐ（１）の値を変更すると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、位相が変動する方向を表す変数ＦＬと位相が変動する量を表す変数Ｄとの積をθ（１）に加えたθ（２）を算出して、インバータ１２６の制御を継続する（Ｓ１０８）。
【００７０】
以上の動作を繰り返すことにより、インバータ１２６に供給される直流電力量は、図４の「Ｉ」以降、次第に減少する。
【００７１】
［インバータに供給される直流電力量が最小となる段階の場合］
ここでは、図４の領域「Ｂ」に示す、インバータ１２６に供給される直流電力量が最小となる段階の動作について説明する。
【００７２】
Ｓ１０８からＳ１３６までの動作を繰り返した後、再びＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（２）を算出する。電力量Ｐ（２）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｋ」に該当する。
【００７３】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（２）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。Ｓ１２２からＳ１０２までの動作は前述の場合と同様であるので、繰返さない。
【００７４】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（３）を算出する。電力量Ｐ（３）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｌ」に該当する。
【００７５】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（３）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２４）。Ｐ（３）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図４の「Ｊ」における直流電力量Ｐ（１）とＰ（３）との差の絶対値ＤＰを算出する（Ｓ１２６）。
【００７６】
絶対値ＤＰを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るか否か判断する（Ｓ１２８）。この場合、負荷の変動などがなく、絶対値ＤＰは値ＬＭを下回るので（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する（Ｓ１３０）。この場合、直流電力量が最小値近くなり、電力量Ｐ（２）が電力量Ｐ（１）を上回るので（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、変数ＦＬの符号を変更する（Ｓ１３４）。Ｓ１０８からＳ１０２までの動作は前述の場合と同様であるので、繰返さない。
【００７７】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（２）を算出する。電力量Ｐ（２）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｍ」に該当する。Ｓ１２０からＳ１０２までの動作は前述の場合と同様であるので、繰返さない。
【００７８】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（３）を算出する。電力量Ｐ（３）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｎ」に該当する。
【００７９】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（３）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２４）。Ｐ（３）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図４の「Ｊ」における直流電力量Ｐ（１）とＰ（３）との差の絶対値ＤＰを算出する（Ｓ１２６）。
【００８０】
絶対値ＤＰを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るか否か判断する（Ｓ１２８）。この場合、負荷の変動などがなく、絶対値ＤＰは値ＬＭを下回るので（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する（Ｓ１３０）。この場合、直流電力量が最小値近くなり、電力量Ｐ（２）が電力量Ｐ（１）を上回るので（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、変数ＦＬの符号を変更する（Ｓ１３４）。
【００８１】
以後、Ｓ１０８からＳ１３６までの動作を繰り返し、インバータ１２６に供給される直流電力は最小値を保つように制御される。
【００８２】
［三相式交流モータの負荷が変動する場合］
ここでは、図４の領域「Ｃ」に示す、インバータ１２６に接続された三相式交流モータ１３０の負荷が変動した場合の動作について説明する。
【００８３】
Ｓ１０８からＳ１３６までの動作を繰り返した後、再びＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（２）を算出する。電力量Ｐ（２）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｏ」に該当する。
【００８４】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（２）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。Ｓ１２２からＳ１０２までの動作は前述の場合と同様であるので、繰返さない。
【００８５】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（３）を算出する。電力量Ｐ（３）を算出する動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。この時が図４の「Ｐ」に該当する。
【００８６】
電力量を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出した直流電力量Ｐ（３）を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２４）。Ｐ（３）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図４の「Ｊ」における直流電力量Ｐ（１）とＰ（３）との差の絶対値ＤＰを算出する（Ｓ１２６）。
【００８７】
絶対値ＤＰを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るか否か判断する（Ｓ１２８）。この場合、負荷の変動により、絶対値ＤＰは値ＬＭを上回るので（Ｓ１２８にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（１）の値を電力量Ｐ（３）の値に変更する（Ｓ１３２）。電力量Ｐ（１）の値を変更すると、以後、Ｓ１０８からＳ１３６までの動作を繰り返し、絶対値ＤＰが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを下回るまで待つ。この動作によって負荷の変動がない時にインバータ１２６に供給される直流電力が最小値となるように制御を行なう。
【００８８】
以上のようにして、本実施の形態に係るインバータ制御装置は、インバータに供給される直流電力の電流値に基づき、負荷の変動がない時を選んで直流電力が最小となるように制御する。その結果、消費電力が最小となる状態で交流モータを駆動できるインバータ制御装置を提供できる。
また、インバータに直流電力が供給される期間は、交流電力の各相のいずれかに電圧が発生している期間である。インバータは、ＰＷＭ波形生成部の指示により、交流電力の出力とその停止とが制御される。これにより、交流電力の各相のいずれかに関する、出力の開始および停止についてＰＷＭ波形生成部により指示された時と供給時間とは対応するので、ＣＰＵは、直流電力の供給期間を、ＰＷＭ波形生成部により指示された時に基づいて算出することができる。その結果、インバータの直流電流値に基づき、より的確に交流電力の消費電力が最小となる状態でモータを駆動できる、インバータ制御装置を提供することができる。
【００８９】
＜第１の実施の形態 変形例＞
ロータ内への磁石の埋込によりリラクタンストルクと磁石トルクとが利用可能なＤＣブラシレスモータが存在する。このようなモータについては、θＵおよびθＬをそれぞれ消費電力が最小となるθと全鎖交磁束Ψが最小になるθとに対応させてもよい。
【００９０】
最高効率となるθが存在するのは、ロータ位置に対するモータ電流の進み位相量θにより、磁石トルクとリラクタンストルクの利用比率、鉄損および銅損などの変化による。このθは、トルクおよび電圧一定とした時には、θが０°から４５°の間にある。モータ電流一定のときに、磁石トルクはθ＝０°、リラクタンストルクはθ＝４５°で最大となるため、それらの合成トルクは０°から４５°の間で最大となるからである。全鎖交磁束Ψが最小になるθが存在するのは、このような電流特性を有する場合、磁石磁束と電機子反作用を合わせた全鎖交磁束Ψは、一般にθについて極小値をとるからである。
【００９１】
そのようなモータの場合、モータを最高効率で駆動させることができるθは、消費電力が最小となるθと全鎖交磁束Ψが最小になるθとの間に存在する。このため、θＵおよびθＬをそれぞれ消費電力が最小となるθと全鎖交磁束Ψが最小になるθとに対応させることにより、モータを最高効率で駆動させることができる。
【００９２】
本実施の形態では変数Ｄは一定の値であるものとしたが、これを動作の結果に応じて変更してもよい。たとえば、変数Ｄの値を直流電力量Ｐ（１）とＰ（２）との差などに対応させて決定することができる。これにより、Ｐ（１）に対するＰ（２）の変化が大きい場合は変数Ｄの値を大きく、変化が小さい場合は変数Ｄの値を小さくすることができる。その結果、より短時間に消費電力が最小となる状態で交流モータを駆動できるインバータ制御装置を提供できる。
【００９３】
＜第２の実施の形態＞
図５を参照して、本実施の形態に係る電圧制御型インバータ制御装置１４０は、前述の第１の実施の形態に係るインバータ制御装置の構成に加えて、変圧装置１３４を制御するための信号を出力するための変圧用インターフェース１１４をさらに含む。なお、その他のハードウェア構成については前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００９４】
図６を参照して、電圧制御型インバータ制御装置１４０で実行されるプログラムは、インバータ１２６の制御に関し、以下のような制御構造を有する。
【００９５】
まず、Ｓ１８０にて、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６から出力される交流電力の電圧Ｖが、記憶部１１２に記憶されている初期値ＶＭとなるように、変圧用インターフェース１１４を通じて変圧装置１３４に信号を出力する。
【００９６】
Ｓ１８２にて、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６に供給される直流電力量を算出する。Ｓ１８４にて、ＣＰＵ１０２は、算出された直流電力量Ｐ（１）と記憶部１１２に記憶された直流電圧値ＰＭと差の絶対値が、予め定めたしきい値ＬＰを下回るか否か判断する。しきい値ＬＰを下回ると判断した場合には、処理はＳ１０２へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１８６へと移される。
【００９７】
Ｓ１８６にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、交流電圧が増減する方向を表す変数ＦＬと交流電圧が増減する量を表す変数ＤＶとの積をＶ（１）に加え、Ｖ（２）を算出する。
【００９８】
Ｓ１８８にて、ＣＰＵ１０２は、算出した交流電力の電圧値Ｖ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された上限値ＶＵを上回るか否か判断する。上限値ＶＵを上回ると判断した場合には、処理はＳ１９０へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１９２へと移される。Ｓ１９０にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された上限値ＶＵを電圧値Ｖ（２）の値とする。
【００９９】
Ｓ１９２にて、ＣＰＵ１０２は、算出した交流電力の電圧値Ｖ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された下限値ＶＬを下回るか否か判断する。下限値ＶＬを下回ると判断した場合には、処理はＳ１９４へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１９６へと移される。Ｓ１９４にて、ＣＰＵ１０２は、下限値ＶＬを電圧値Ｖ（２）の値とする。
【０１００】
Ｓ１９６にて、ＣＰＵ１０２は、設定値をＶ（２）として、変圧用インターフェース１１４を通じて変圧装置１３４に信号を出力する。Ｓ１９８にて、ＣＰＵ１０２は、Ｐ（１）とＰ（２）との差の絶対値ＤＰを算出する。
【０１０１】
Ｓ２００にて、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰＶが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを上回るか否か判断する。絶対値ＤＰＶが、値ＬＭを上回ると判断した場合には、処理はＳ１３０へと移される。もしそうでないと、処理はＳ２０２へと移される。Ｓ２０２にて、ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６の制御を停止し、電圧値Ｖ（２）の値および電力量Ｐ（２）の値を記憶部１１２に記憶させる。
【０１０２】
Ｓ２０４にて、ＣＰＵ１０２は、電圧値Ｖ（１）の値を電圧値Ｖ（２）の値に、電力量Ｐ（１）の値を電力量Ｐ（２）の値に書き換える。Ｓ２０６にて、ＣＰＵ１０２は、電力量Ｐ（１）の値と電力量Ｐ（２）の値との差の絶対値が予め定めた定数ＬＰを下回るか否か判断する。下回ると判断した場合には、処理はＳ１０２へと移される。もしそうでないと、処理はＳ１８６へと移される。
【０１０３】
図７を参照して、ＣＰＵ１０２で実行される電力量の算出は、インバータの制御に関し、以下のような制御構造を有する。
【０１０４】
Ｓ２２０にて、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、直流電力の供給が開始された時から直流電力の供給が停止された時までの時間を算出し、その時間に補正係数を乗じて供給時間とする。Ｓ２２２にて、ＣＰＵ１０２は、直流電力の電圧値、電流値および供給時間を乗じて、直流電力量Ｐを算出し、図６に示す処理に戻る。
【０１０５】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、インバータ制御装置の動作について説明する。
【０１０６】
［制御開始後、外乱などによりインバータに供給される直流電力量が増大する場合］
図８を参照して、三相式交流モータ１３０の負荷が変動する場合において、インバータ１２６に供給される直流電力が、インバータ１２６が出力する交流電力の位相を通じて最小となるように制御される状況を説明する。図８中の「負荷」は三相式交流モータ１３０の負荷を表す。「電力量」とはインバータ１２６に供給される直流電力量を表す。「電圧値」とはインバータ１２６が出力する交流電力の電圧値を表す。「制御の有無」とは本実施の形態に係る電圧制御型インバータ制御装置１４０による制御が実施されているか否かを表す。
【０１０７】
ここでは、図８の領域「Ｄ」について説明する。ＣＰＵ１０２は、インバータ１２６から出力される交流電力の電圧Ｖが、記憶部１１２に記憶されている初期値ＶＭとなるように、変圧用インターフェース１１４を通じて変圧装置１３４に信号を出力する（Ｓ１８０）。
【０１０８】
信号を出力すると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し（Ｓ１０２）、定常化すると、直流電力量Ｐ（１）を算出する。直流電力量Ｐ（１）を算出する処理のうち、Ｓ１４２からＳ１５２の処理については、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。
【０１０９】
Ｓ１５２の処理が終了すると、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、直流電力の供給が開始された時から直流電力の供給が停止された時までの時間を算出し、その時間に補正係数を乗じて供給時間とする（Ｓ２２０）。供給時間を算出すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力の電圧値、電流値および供給時間を乗じて、直流電力量Ｐ（１）を算出する（Ｓ２２２）。この時が図８の「Ｑ」に該当する。
【０１１０】
直流電力量Ｐ（１）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、算出された直流電力量Ｐ（１）を記憶部１１２に記憶する（Ｓ１０６）。直流電力量Ｐ（１）を記憶すると、ＣＰＵ１０２は、算出された直流電力量Ｐ（１）と記憶部１１２に記憶された直流電圧値ＰＭと差の絶対値が、予め定めたしきい値ＬＰを下回るか否か判断する（Ｓ１８４）。当初はその絶対値がしきい値ＬＰを下回っているので（Ｓ１８４にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、Ｓ１０２以降の動作を繰り返す。しかしその後、外乱などにより直流電力量Ｐ（１）の値が増加する。この時が図８の「Ｒ」に該当する。その結果、絶対値がしきい値ＬＰを上回ると（Ｓ１８４にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、交流電圧が増減する方向を表す変数ＦＬと交流電圧が増減する量を表す変数ＤＶとの積をＶ（１）に加え、Ｖ（２）を算出する（Ｓ１８６）。
【０１１１】
Ｖ（２）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、交流電力の電圧値Ｖ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された上限値ＶＵを上回るか否か判断する（Ｓ１８８）。本実施の形態においては、上限値ＶＵを２５０Ｖ、この時点におけるＶ（２）の値を２４０Ｖとしており、この場合、電圧値Ｖ（２）が上限値ＶＵを下回ると判断するので（Ｓ１８８にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、算出した交流電力の電圧値Ｖ（２）が、予め記憶部１１２に記憶された下限値ＶＬを下回るか否か判断する（Ｓ１９２）。本実施の形態においては、下限値ＶＬを２００Ｖとしており、この場合、電圧値Ｖ（２）が下限値ＶＬを上回ると判断するので（Ｓ１９２にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、設定値をＶ（２）として、変圧用インターフェース１１４を通じて変圧装置１３４に信号を出力する（Ｓ１９６）。
【０１１２】
変圧装置１３４に信号を出力すると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し（Ｓ１０２）、定常化すると、直流電力量Ｐ（２）を算出する。直流電力量Ｐ（２）を算出する処理は、前述の場合と同様であるので、ここでは繰り返さない。この時が図８の「Ｓ」に該当する。
【０１１３】
直流電力量Ｐ（２）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、その値を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。直流電力量Ｐ（２）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図８「Ｒ」のＰ（１）と図８「Ｓ」のＰ（２）との差の絶対値ＤＰＶを算出する（Ｓ１９８）。
【０１１４】
絶対値ＤＰＶを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰＶが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを上回るか否か判断する（Ｓ２００）。この場合、外乱などにより直流電力量が増大していることから、絶対値ＤＰＶは、値ＬＭを上回ると判断するので（Ｓ２００にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する（Ｓ１３０）。この場合、図８「Ｒ」のＰ（１）と図８「Ｓ」のＰ（２）とを比較すると、電力量Ｐ（２）が電力量Ｐ（１）を下回るので（Ｓ１３０にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、電圧値Ｖ（１）の値を電圧値Ｖ（２）の値に、電力量Ｐ（１）の値を電力量Ｐ（２）の値に書き換える（Ｓ２０４）。
【０１１５】
以後、Ｓ１８６からＳ２０４までの動作を繰り返すことにより、インバータ１２６に供給される直流電力量は、図８の「Ｓ」以降、次第に減少する。
【０１１６】
［インバータに供給される直流電流が最小となる直前の場合］
ここでは、図８の領域「Ｅ」について説明する。Ｓ１８６からＳ２００までの動作を繰り返した後、ＣＰＵ１０２は、電圧値Ｖ（１）の値を電圧値Ｖ（２）の値に、電力量Ｐ（１）の値を電力量Ｐ（２）の値に書き換える（Ｓ２０４）。この時の電力量Ｐ（１）などが図８の「Ｔ」に該当する。Ｓ１８６からＳ１０２までの動作は、前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。
【０１１７】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力量Ｐ（２）を算出する。直流電力量Ｐ（２）を算出する処理は、前述の場合と同様であるので、ここでは繰り返さない。この時が図８の「Ｕ」に該当する。
【０１１８】
直流電力量Ｐ（２）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、その値を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。直流電力量Ｐ（２）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図８「Ｔ」における直流電力量Ｐ（１）と図８「Ｕ」のＰ（２）との差の絶対値ＤＰＶを算出する（Ｓ１９８）。
【０１１９】
絶対値ＤＰＶを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰＶが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを上回るか否か判断する（Ｓ２００）。この場合、直流電力量はほぼ最小値に達していることから、絶対値ＤＰＶは、値ＬＭを下回ると判断されるので（Ｓ２００にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２はインバータ１２６の制御を停止し、記憶部１１２に直流電力量Ｐ（２）および交流電圧値Ｖ（２）を記憶させる（Ｓ２０２）。
【０１２０】
記憶部に記憶させると、ＣＰＵ１０２は、三相式交流モータ１３０の回転速度が定常化したか否かを判断し（Ｓ１０２）、定常化すると、直流電力量Ｐ（１）を算出する。直流電力量Ｐ（１）を算出する処理は、上述の場合と同様であるので、ここでは繰り返さない。この時が図８の「Ｖ」に該当する。
【０１２１】
直流電力量Ｐ（１）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、その値を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１０６）。直流電力量Ｐ（１）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、直流電力量Ｐ（１）とＰ（２）との差の絶対値が予め定めた定数ＬＰを下回るか否か判断する（Ｓ２０６）。この場合、その絶対値は定数ＬＰを下回るので（Ｓ２０６にてＹＥＳ）、以後、ＣＰＵ１０２は、再び絶対値が定数ＬＰを上回るまで、Ｓ１０２からＳ２０６までの動作を繰り返す。
【０１２２】
［三相式交流モータの負荷が変動し、かつ規定値の近傍で制御する場合］
ここでは、図８の領域「Ｆ」について説明する。Ｓ１０２からＳ２０６の動作を繰り返した後、ＣＰＵ１０２は、図８「Ｗ」に示す直流電力量Ｐ（１）と図８「Ｕ」に示す直流電力量Ｐ（２）との差の絶対値が予め定めた定数ＬＰを上回るか否か判断する（Ｓ２０６）。この場合、三相式交流モータ１３０の負荷が、直流電力量Ｐ（１）の算出時とＰ（２）の算出時とでは異なっているために、その絶対値は定数ＬＰを上回るので（Ｓ２０６にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、記憶部１１２に記憶された、交流電圧が増減する方向を表す変数ＦＬと交流電圧が増減する量を表す変数ＤＶとの積をＶ（１）に加え、Ｖ（２）を算出する（Ｓ１８６）。Ｓ１８８からＳ１０２までの動作は前述の場合と同様なので、ここでは繰り返さない。
【０１２３】
Ｓ１０２の動作が終了すると、ＣＰＵ１０２は、直流電力量Ｐ（２）を算出する。直流電力量Ｐ（２）を算出する処理は、上述の場合と同様であるので、ここでは繰り返さない。この時が図８の「Ｘ」に該当する。
【０１２４】
直流電力量Ｐ（２）を算出すると、ＣＰＵ１０２は、その値を記憶部１１２に記憶させる（Ｓ１２０）。直流電力量Ｐ（２）を記憶させると、ＣＰＵ１０２は、図８「Ｗ」のＰ（１）と図８「Ｘ」のＰ（２）との差の絶対値ＤＰＶを算出する（Ｓ１９８）。
【０１２５】
絶対値ＤＰＶを算出すると、ＣＰＵ１０２は、絶対値ＤＰＶが、記憶部１１２に予め記憶された値ＬＭを上回るか否か判断する（Ｓ２００）。この場合、絶対値ＤＰＶは、値ＬＭを上回ると判断するので（Ｓ２００にてＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は直流電力量Ｐ（２）が直流電力量Ｐ（１）以上の値か否かを判断する（Ｓ１３０）。この場合、電力量Ｐ（２）が電力量Ｐ（１）を下回るので（Ｓ１３０にてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、電圧値Ｖ（１）の値を電圧値Ｖ（２）の値に、電力量Ｐ（１）の値を電力量Ｐ（２）の値に書き換える（Ｓ２０４）。以後、ＣＰＵ１０２は、直流電力量の値が最小となるように、Ｓ１８６からＳ２０６までの動作を繰り返す。
【０１２６】
以上のようにして、インバータに供給される直流電力の電流値に基づき、直流電力が最小となるように制御するので、消費電力が最小となる状態で交流モータを駆動できるインバータ制御装置を提供できる。
【０１２７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係るインバータ制御装置とインバータなどとの関係を表す図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態に係るインバータの制御の手順を示すフローチャートである。
【図３】 本発明の第１の実施の形態に係る電力量の算出の手順を示すフローチャートである。
【図４】 本発明の第１の実施の形態に係るインバータ制御装置による電力量の制御状況を表す図である。
【図５】 本発明の第２の実施の形態に係るインバータ制御装置とインバータなどとの関係を表す図である。
【図６】 本発明の第２の実施の形態に係るインバータの制御の手順を示すフローチャートである。
【図７】 本発明の第２の実施の形態に係る電力量の算出の手順を示すフローチャートである。
【図８】 本発明の第２の実施の形態に係るインバータ制御装置による電力量の制御状況を表す図である。
【符号の説明】
１００ インバータ制御装置、１０２ ＣＰＵ、１０４ ロータ用インターフェイス、１０６ ＰＷＭ波形生成部、１０８ 電流用インターフェイス、１１０電圧用インターフェイス、１１２ 記憶部、１１４ 変圧用インターフェース、１２０ 電流センサ、１２２ 電圧センサ、１２４ ベースドライバ、１２６インバータ、１２８ 速度検出装置、１３０ 三相式交流モータ、１３２ 圧縮機、１３４ 変圧装置、１４０ 電圧制御型インバータ制御装置。
Claims (7)
- ベースドライバを介してインバータに対し交流電力の出力および前記出力の停止を指示するための指示手段と、
前記インバータに供給される直流電力の電圧値を検出するための電圧検出手段と、
前記直流電力の電流値を検出するための電流検出手段と、
前記指示手段の前記インバータに対する前記指示に基づいて、時間に関する情報を記憶するための第１の記憶手段とを備え、
前記情報は、交流電力の各相のいずれかに関する、出力の開始および停止について前記指示手段により指示された時を特定するもので、
前記出力の開始および停止について前記指示手段により指示された時を特定し、前記時を示す情報を前記時間に関する情報として前記第１の記憶手段に記憶させ、前記情報に基づいて、前記指示手段によって交流電力の各相のいずれかについて電力を出力させるように指示された時から前記出力を停止させるように指示された時までに対応する駆動時間を、前記直流電力の供給時間として算出するための第１の算出手段と、
前記電圧値および前記電流値ならびに前記供給時間に基づいて前記直流電力の電力量を算出するための第２の算出手段と、
前記算出された直流電力量が減少するように、前記インバータの交流電圧、交流電流および位相の少なくともいずれかに基づいて定められた操作量を制御するための制御手段と、
前記直流電力量とこれに対応する前記操作量とを記憶するための第２の記憶手段とをさらに備え、
前記制御手段は、前記第２の記憶手段に記憶された前記直流電力量のうち、最も小さい直流電力量に対応する操作量を、制御を開始する際の操作量として制御するための手段を含む、インバータ制御装置。 - 前記インバータ制御装置は、前記直流電力量の変動幅が予め定められた範囲内となったことに応答して、前記変動幅の範囲内における前記直流電力量の最小値と前記最小値に対応する前記操作量とを第２の記憶手段に記憶させるための手段をさらに含む、請求項１に記載のインバータ制御装置。
- 前記制御手段は、前記直流電力量が最小になった後は、前記直流電力量が予め定められた範囲を超えたことに対応して、前記操作量を制御するための手段をさらに含む、請求項２に記載のインバータ制御装置。
- 前記制御手段は、前記操作量を第１の状態量に制御した際に算出される第１の直流電力量と、前記操作量を前記第１の状態量から第２の状態量に変更した後、再び前記第１の状態量に戻した際に算出される第２の直流電力量との差が、予め定められた範囲内であることに応答して、前記直流電力量が減少するように、前記操作量を制御するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載のインバータ制御装置。
- 前記制御手段は、予め定められた範囲内における操作量を制御するための手段を含む、請求項１〜４のいずれかに記載のインバータ制御装置。
- 前記操作量は、前記インバータに接続される交流モータのロータ位置に対するモータ電流の進み位相量を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のインバータ制御装置。
- 前記第２の算出手段は、前記インバータに接続される交流モータが回転する周期の整数倍の期間について、前記直流電力量の平均値を算出するための手段を含む、請求項１〜６のいずれかに記載のインバータ制御装置。
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