JP5377877B2 - 三相交流同期電動機の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、三相交流同期電動機の駆動装置に関するものである。

従来、三相交流電動機の駆動装置では、例えば、特許文献１に示すように、６個のトランジスタと６個のダイオードから構成されるインバータ回路と、電流センサと、インバータ回路を制御する制御回路とを備えるものがある。

具体的には、インバータ回路は、直列接続された一対のトランジスタが３組、正極側母線と負極側母線との間に並列接続されて構成されており、さらに１つのトランジスタ毎にこのトランジスタに対してダイオードが１つずつ並列接続されている。

ステータコイルの中性点とインバータ回路の負極側母線との間には、直流電源が接続されている。ステータコイルの中性点とインバータ回路の正極側母線との間には、コンデンサが接続されている。

このため、６個のトランジスタがスイッチング動作することにより、正極側母線と負極側母線との間の電圧差に基づいてステータコイルに三相交流電流を出力することができ，前記電位差に基づいてステータコイルから回転磁界が発生する。これに伴い、ロータが回転磁界に同期して回転することになる。

ここで、６個のトランジスタのうち負極側母線のトランジスタがオンしたときには、ステータコイルに電流が流れるため、ステータコイルには、電流に基づいて磁気エネルギーが蓄えられる。負極側母線のトランジスタがオフしたときには、前記磁気エネルギーに基づいた充電電流が、ステータコイルから正極側母線側のダイオードおよび正極側母線を通してコンデンサに流れる。

以上により、６個のトランジスタをスイッチング動作させることにより、三相交流電動機を駆動しつつ、コンデンサに電荷を蓄えることになる。
特許３２２３８４２号明細書

本発明者は、上述の三相同期電動機の駆動装置において、電流検出センサによりインバータ回路とステータコイルとの間に流れる電流を検出して、この検出電流値に基づいて三相交流同期電動機のロータの位置情報を推定して、この推定回転数に基づいて三相交流電動機のロータの回転数を制御することを検討したところ、次のような問題点が有ることが分かった。

すなわち、電流センサの検出電流には、上述の充電電流がステータコイルに流れる三相交流電流に重畳されている。充電電流は高周波成分や直流成分を含んでいる。したがって、電流センサの検出電流は、三相交流電流に直流成分や高周波成分が重畳されたものとなる。

このため、電流センサの検出電流を用いてロータの位置情報を推定しても、この推定位置情報として精度良い位置情報を得ることができない。したがって、三相交流電動機のロータの回転数を精度良く制御できないばかりか，不安定となり停止してしまうことがある。

本発明は上記点に鑑みて、三相交流電動機のロータの回転を精度良く制御するようにした三相同期電動機の駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、スター結線されたステータコイル（１）から発生する回転磁界によりロータを回転させる三相交流同期電動機の駆動装置であって、
直列接続された一対のスイッチング素子を多数組有し、正極側母線（２２）と負極側母線（２１）との間に前記一対のスイッチング素子が多数組、並列接続され、前記多数組の一対のスイッチング素子のそれぞれにダイオードが並列接続されているインバータ回路（２０）と、
前記ステータコイルの中性点と前記インバータ回路の正極側母線との間もしくは前記インバータ回路の正極側母線と負極側母線との間に配置されたコンデンサ（３０）と、を備え、
前記インバータ回路を構成する前記複数の前記スイッチング素子がスイッチング動作することにより、前記ステータコイルの中性点とインバータ回路の負極側母線もしくは正極側母線との間に接続された電源装置（３）の出力電圧と前記コンデンサの出力電圧とに基づいて三相交流電流を前記ステータコイルに出力して前記ステータコイルから前記回転磁界を発生させ、かつ前記正極側母線側に接続されたスイッチング素子に並列接続されたダイオードを通して前記正極側母線に流れる充電電流に基づいて前記コンデンサを充電するようになっている三相交流同期電動機の駆動装置において、
前記インバータ回路と前記ステータコイルとの間に流れる三相交流電流を検出する電流検出手段（４０）と、
前記電流検出手段により検出された三相固定座標系の三相交流電流を二相固定座標系の電流に変換することにより、当該三相交流電流の全ての相の交流電流に含まれる前記相毎に同一電流値の前記充電電流を除いた二相固定座標系の電流を求める座標変換手段（Ｓ１１０）と、
前記座標変換手段により求められた二相固定座標系の電流を三相固定座標系の三相交流電流に変換する逆変換手段（Ｓ１２０）と、
前記逆変換手段により求められた三相固定座標系の三相交流電流に基づいて前記ロータの位置情報を推定する推定手段（Ｓ１３０）と、
前記推定手段により推定されたロータの位置情報に基づいて、前記ロータの回転を制御するように前記複数のスイッチング素子をスイッチング動作させる制御手段（Ｓ１４０）と、を備えることを特徴とする。

これにより、充電電流の成分を除いた二相固定座標系の電流を求め、この二相固定座標系の電流を三相固定座標系の三相交流電流に変換し、この三相固定座標系の三相交流電流に基づいてロータの位置情報を推定するので、ロータの位置情報を精度良く推定することができる。これに加えて、この推定されたロータの位置情報に基づいて、ロータの回転を制御するので、ロータの回転を精度良く制御することができる。

請求項２に記載の発明では、スター結線されたステータコイル（１）から発生する回転磁界によりロータを回転させる三相交流同期電動機の駆動装置であって、
直列接続された一対のスイッチング素子を多数組有し、正極側母線（２２）と負極側母線（２１）との間に前記一対のスイッチング素子が多数組、並列接続され、前記多数組の一対のスイッチング素子のそれぞれにダイオードが並列接続されているインバータ回路（２０）と、
前記ステータコイルの中性点と前記インバータ回路の正極側母線との間もしくは前記インバータ回路の正極側母線と負極側母線との間に配置されたコンデンサ（３０）と、を備え、
前記インバータ回路を構成する前記複数の前記スイッチング素子がスイッチング動作することにより、前記ステータコイルの中性点とインバータ回路の負極側母線もしくは正極側母線との間に接続された電源装置（３）の出力電圧と前記コンデンサの出力電圧とに基づいて三相交流電流を前記ステータコイルに出力して前記ステータコイルから前記回転磁界を発生させ、かつ前記正極側母線側に接続されたスイッチング素子に並列接続されたダイオードを通して前記正極側母線に流れる充電電流に基づいて前記コンデンサを充電するようになっている三相交流同期電動機の駆動装置において、
前記インバータ回路と前記ステータコイルとの間に流れる三相交流電流を検出する電流検出手段（４０）と、
前記電流検出手段により検出された三相固定座標系の三相交流電流を二相固定座標系の電流に変換することにより、当該三相交流電流の全ての相の交流電流に含まれる前記相毎に同一電流値の前記充電電流を除いた二相固定座標系の電流を求める座標変換手段（Ｓ１１０）と、
前記座標変換手段により求められた二相固定座標系の電流から当該電流に含まれる高周波成分を取り除く高周波成分除去手段（Ｓ１１５）と、
前記高周波成分除去手段により高周波成分が取り除かれた二相固定座標系の電流を三相固定座標系の三相交流電流に変換する逆変換手段（Ｓ１２０）と、
前記逆変換手段により求められた三相固定座標系の三相交流電流に基づいて前記ロータの位置情報を推定する推定手段（Ｓ１３０）と、
前記推定手段により推定されたロータの位置情報に基づいて、前記ロータの回転を制御するように前記複数のスイッチング素子をスイッチング動作させる制御手段（Ｓ１４０）と、を備えることを特徴とする。

これにより、高周波成分が取り除かれた三相固定座標系の三相交流電流に基づいてロータの位置情報を推定することになる。このため、ロータの位置情報をさらに精度良く推定することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１に本発明に係る三相交流同期電動機の駆動装置の第１実施形態を示す。図１は駆動装置の回路構成と三相交流同期電動機の一部の構成とを示す。

駆動装置１０は、直流電圧に基づいて三相交流電流を三相交流同期電動機に出力して三相交流同期電動機を駆動する。三相交流同期電動機の回転軸には、例えば、圧縮機構等の負荷が接続されている。

三相交流同期電動機は、例えば永久磁石が埋め込まれたロータ（図示省略）と、ロータに回転磁界を与えるステータコイル１を備える。ステータコイル１は、Ｕ相コイル１ａ、Ｖ相コイル１ｂ、およびＷ相コイル１ｃがスター結線されて中性点１ｘを有するものである。

本実施形態では、三相交流同期電動機は、ロータの位置情報を検出するセンサが取り付けられていない構成になっている。

高電圧バッテリ３は、ステータコイル１の中性点１ｘとグランドとの間に配置されている。高電圧バッテリ３とグランドとの間には、電源スイッチ５のスイッチ素子５ａが配置されている。電源スイッチ５は、低電圧バッテリ４の正極端子と電子制御装置７との間を開閉するスイッチ素子５ｂを備える。スイッチ素子５ａ、５ｂは、使用者の操作により互いに連動して開閉する。低電圧バッテリ４の出力電圧は、高電圧バッテリ３の出力電圧より低く設定されている。

駆動装置１０は、インバータ回路２０、コンデンサ３０、電流センサ４０、電圧センサ４５、および制御回路５０を備える。

インバータ回路２０は、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６、およびダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６から構成されている。

スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ４は負極側母線２１と正極側母線２２との間に直列接続され、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ５は負極側母線２１と正極側母線２２との間で直列接続され、スイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ６は負極側母線２１と正極側母線２２との間で直列接続されている。負極側母線２１は、グランドに接続されている。

スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ４の共通接続点Ｔ１は、Ｗ相コイル１ｃに接続され、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ５の共通接続点Ｔ２は、Ｖ相コイル１ｂに接続され、スイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ６の共通接続点Ｔ３は、Ｕ相コイル１ａに接続されている。

インバータ回路２０は、スイッチング素子ＳＷ１、…ＳＷ６がスイッチング動作することにより、高電圧バッテリ３の出力電圧とコンデンサ３０の出力電圧に基づいて三相の正弦波電流をステータコイル１に出力する。

なお、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２…ＳＷ６としては、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ等の半導体スイッチング素子が用いられている。

ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６は、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６のうち対応するスイッチング素子に逆並列になるように配置されている。

コンデンサ３０は、高圧バッテリ３とともに出力電圧をインバータ回路２０に与える。コンデンサ３０のプラス電極は、インバータ回路２０の正極側母線２２に接続されている。コンデンサ３０のマイナス電極は、ステータコイル１の中性点１ｘに接続されている。

電流センサ４０は、インバータ回路２０とステータコイル１との間に流れる電流として、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、およびＷ相電流ｉｗをそれぞれ検出する。Ｕ相電流ｉｕは、スイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ６の共通接続点Ｔ３からＵ相コイル１ａに流れる電流である。Ｖ相電流ｉｖは、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ５の共通接続点Ｔ２からＶ相コイル１ｂに流れる電流である。Ｗ相電流ｉｗは、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ４の共通接続点Ｔ１からＷ相コイル１ｃに流れる電流である。

なお、図中電流ｉｕ、１ｖ、ｉｗの電流の流れる方向は、それぞれ各矢印の方向を正とする。

電圧センサ４５は、高圧バッテリ３の出力電圧を検出するセンサである。

制御回路５０は、マイクロコンピュータ、メモリ、アナログ／デジタル変換器等から構成され、後述するように電圧センサ４５の検出電圧および電流センサ４０の検出電流値に基づいて三相交流同期電動機の回転数を制御する。

次に、本実施形態の作動について図２を参照して説明する。

図２は制御回路５０のモータ制御処理を示すフローチャートである。

まず、電源スイッチ５が使用者により操作されて電源オンされると、スイッチ素子５ａが高圧バッテリ３とグランドとの間を接続し、さらにスイッチ素子５ｂが低電圧バッテリ４と電子制御装置７との間を接続する。

すると、電子制御装置７は、スイッチ素子５ｂの閉成後に制御回路５０に対して制御開始を指令する。制御回路５０は、電子制御装置７から制御開始の指令を受けると、図２のフローチャートにしたがって、コンピュータプログラムの実行を開始する。コンピュータプログラムは繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１００で電流センサ４０から電流ｉｕ、１ｖ、ｉｗを読み込む。

ここで、電流ｉｕには、図３に示すように、正弦波電流ｉｕｓに後述する充電電流ｉｋが重畳している。電流１ｖには、正弦波電流ｉｖｓに充電電流ｉｋが重畳している。電流ｉｗは、正弦波電流ｉｗｓには、充電電流ｉｋが重畳している。このため、次の関係式（１）、（２）、（３）が成り立つ。

ｉｕ＝ｉｕｓ＋ｉｋ……（１）
ｉｖ＝ｉｖｓ＋ｉｋ……（２）
ｉｗ＝ｉｗｓ＋ｉｋ……（３）
正弦波電流ｉｕｓ、ｉｖｓ、ｉｗｓは、後述するようにステータコイル１から回転磁界を発生させるためにインバータ回路２０からコイル１ａ、１ｂ、１ｃにそれぞれ出力される交流電流である。正弦波電流ｉｕｓ、ｉｖｓ、ｉｗｓは、図４に示すように、電流値零を中心として電流値が振幅する三相の正弦波電流である。

そこで、ステップＳ１１０に移行して、三相固定座標系の電流ｉｕ、１ｖ、ｉｗから二相固定座標系の電流に変換して充電電流ｉｋを除去する。

具体的には、電流ｉｕ、１ｖ、ｉｗを次の数１の式に代入して二相固定座標系の交流電流ｉα、ｉβを求める。これに伴い、電流ｉｕ、１ｖ、ｉｗに含まれる充電電流ｉｋを取り除いた二相固定座標系の電流ｉα、ｉβを求めることができる。

ここで、充電電流ｉｋを取り除くメカニズムについて説明する。

上記関係式（１）、（２）、（３）を上記数１の式に代入すると、電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに含まれる充電電流ｉｋがそれぞれ打ち消し合って、交流電流ｉα、ｉβは、電流ｉｕｓ、ｉｖｓ、ｉｗｓだけの関係式になる。

これにより、電流ｉｕ、１ｖ、ｉｗを三相固定座標から二相固定座標系の交流電流に変換することにより、二相固定座標系の交流電流ｉα、ｉβ（図５参照）を求めることができる。

次に、ステップＳ１２０で、交流電流ｉα、ｉβを三相固定座標系の三相交流電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａに逆変換する。具体的には、交流電流ｉα、ｉβを次の数２の式に代入して三相交流電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａを求める。三相交流電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａは、図６に示すように、電流値零を中心として電流値が振幅する三相の正弦波電流である。

次に、ステップＳ１３０で、三相交流電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａがそれぞれ零になるタイミングを求めて、このタイミングに基づいてロータの位置情報を推定する。さらに、この推定された位置情報に基づいてロータの回転数（以下、推定回転数という）を推定する。

次に、ステップＳ１４０において、周知の三角波比較ＰＷＭ方式によりロータの回転数を制御する。

すなわち、電子制御装置７から指令される目標回転数に推定回転数を近づけるように三相の指令信号を生成し、この三相の指令信号と搬送波としての三角波信号とを比較する。そして、この比較に基づいてスイッチング信号を生成し、この生成されたスイッチング信号をインバータ回路２０に出力する。これにより、スイッチング素子ＳＷ１、…ＳＷ６がスイッチング動作する。

これにより、コンデンサ３０の出力電圧と高圧バッテリ３の出力電圧とに基づく三相の正弦波電流が、インバータ回路２０の共通接続点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からをステータコイル１に出力される。このため、ステータコイル１には回転磁界が発生する。これに伴い、ステータコイル１から発生した回転磁界にロータが同期して回転する。

ここで、負極側母線２１側のスイッチング素子ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６のスイッチング動作に伴って、コンデンサ３０に電荷が蓄積される。

例えば、スイッチング素子ＳＷ４がオンしているときには、中性点１ｘ側からＷ相コイル１ｃおよびスイッチング素子ＳＷ４を通してグランドに電流が流れる。このとき、Ｗ相コイル１ｃに磁気エネルギーが蓄積される。その後、スイッチング素子ＳＷ４がオフすると、Ｗ相コイル１ｃの磁気エネルギーに基づいた電流がダイオードＤ１を通して正極側母線２２側に流れる。

すなわち、スイッチング素子ＳＷ４がオフすると、Ｗ相コイル１ｃ側から電流がスイッチング素子ＳＷ１をバイパスして正極側母線２２側に流れる。この電流は、充電電流としてコンデンサ３０に流れ、コンデンサ３０に電荷を蓄積することになる。

その後、ステップＳ１００、Ｓ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１４０のそれぞれの処理を繰り返す。

これにより、電流ｉｕ、１ｖ、ｉｗを読み込む処理と、電流ｉｕ、１ｖ、ｉｗから充電電流ｉｋを除去して三相交流電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａを求める処理と、三相交流電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａからロータの位置情報を推定する処理と、このロータの位置情報に基づいてロータの回転数を制御する処理とをそれぞれ繰り返すことになる。したがって、ロータの実際の回転数が目標回転数に近づくようになる。

以上説明した本実施形態によれば、電流センサ４０により検出された三相固定座標系の電流ｉｕ、１ｖ、ｉｗを二相固定座標系の交流電流に変換して、充電電流ｉｋを取り除いた二相固定座標系の二相の交流電流ｉα、ｉβを求める。これに加えて、交流電流ｉα、ｉβを三相固定座標系の三相交流電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａに逆変換する。そして、三相交流電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａに基づいてロータの位置情報を推定する。

したがって、充電電流ｉｋが除去された三相交流電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａに基づいて、ロータの位置情報を推定しているので、ロータの正確な位置情報を求めることができる。そして、このように求められたロータの正確な位置情報に基づいてロータの回転数を制御するので、ロータの回転数を精度良く制御することができる。

（第２実施形態）
次に、三相固定座標系の電流ｉｕ、１ｖ、ｉｗに含まれる高周波成分を除去する本第２実施形態を示す。

本実施形態の制御回路のモータ制御処理を図７のフローチャートに示す。図７において、図２と同一符号は、同一ステップを示し、その説明を省略する。

本実施形態の制御回路は、ステップＳ１１０において三相固定座標系の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗから二相固定座標系の電流ｉα、ｉβに変換して充電電流ｉｋの成分を除去した後に、ステップＳ１１５において信号処理により二相固定座標系の電流ｉα、ｉβから高周波成分を取り除く処理を行う。

次に、ステップＳ１２０で、交流電流ｉα、ｉβを三相固定座標系の三相交流電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａに逆変換する。このため、上記第１の実施形態に比べて三相交流電流に含まれる高周波成分が少ない三相交流電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａ（図８参照）を求めることができる。

その後、ステップＳ１３０で、三相交流電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａに基づいてロータの位置情報を推定する。その後、ステップＳ１４０において、この推定された位置情報に基づいてロータの回転数を制御する。

以上説明した本実施形態によれば、三相固定座標系の電流ｉｕ、１ｖ、ｉｗから充電電流ｉｋの成分を除去することに加えて、二相固定座標系の電流ｉα、ｉβから高周波成分を取り除く処理を行う。したがって、上記第１の実施形態に比べて、高周波成分が少ない三相交流電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａに基づいてロータの位置情報を推定する。このため、ロータの位置情報を精度良く推定することができる。これに伴い、ロータの回転数を精度良く制御することができる。

（第３の実施形態）
上述の第２実施形態では、二相固定座標系の電流ｉα、ｉβから高周波成分を取り除く処理を行う例を示したが、これに代えて、図９に示すようにしてもよい。

図９は制御回路のモータ制御処理を示すフローチャートである。図９において、図２と同一符号は、同一ステップを示し、その説明を省略する。

この場合、制御回路は、ステップＳ１００、Ｓ１１０、Ｓ１２０の処理を終了後、ステップ１２５において、三相固定座標系の交流電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａを回転座標系のｉｄ、ｉｑに変換する。回転座標系の交流電流ｉｄ、ｉｑは、ロータを基準とする座標である。

次のステップ１２６において、回転座標系の交流電流ｉｄ、ｉｑから高周波成分を取り除いて回転座標系の交流電流ｉｄ’、ｉｑ’を求める。次のステップ１２７において、交流電流ｉｄ’、ｉｑ’を三相固定座標系の交流電流ｉｕｂ、ｉｖｂ、ｉｗｂに変換する。その後、ステップＳ１３０で、三相交流電流ｉｕｂ、ｉｖｂ、ｉｗｂに基づいてロータの位置情報を推定する。次のステップＳ１４０において、この推定された位置情報に基づいてロータの回転数を制御する。

以上説明した本実施形態によれば、三相固定座標系の交流電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａを回転座標系のｉｄ、ｉｑに変換した後、この回転座標系の交流電流ｉｄ、ｉｑから高周波成分を取り除く処理を行う。これにより、上述の第２実施形態と同様、高周波成分が少ない三相交流電流ｉｕａ、ｉｖａ、ｉｗａに基づいてロータの位置情報を推定する。このため、ロータの位置情報を精度良く推定することができる。

（他の実施形態）
上述の各実施形態では、コンデンサ３０をステータコイル１の中性点１ｘと正極側母線２２との間に配置した例を示したが、これに限らず、負極側母線２１と正極側母線２２との間にコンデンサ３０を配置してもよい。この場合、ステータコイル１の中性点１ｘと正極側母線２２との間に高電圧バッテリ３を配置してもよい。

上述の各実施形態では、三相固定座標系の電流ｉｕ、１ｖ、ｉｗから二相固定座標系の電流に変換して充電電流ｉｋを除去した例を示したが、これに代えて、充電電流ｉｋを除去する座標変換であるならば、三相固定座標系の電流ｉｕ、１ｖ、ｉｗをＮ（＞４）相固定座標系の電流に変換するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態における三相交流同期電動機の駆動装置の構成を示す図である。 図１の制御回路の制御処理を示すフローチャートである。 図１の電流センサの検出電流を示すタイミングチャートである。 図１のインバータ回路からステータコイルにそれぞれ出力される電流を示す図である。 図１の制御回路により得られる二相固定座標系の交流電流を示す図である。 図１の制御回路により得られる三相固定座標系の交流電流を示す図である。 本発明の第２実施形態における制御回路の制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態における制御回路により得られる三相固定座標系の交流電流を示す図である。 本発明の第３実施形態における制御回路の制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ステータコイル
１ａ Ｕ相コイル
１ｂ Ｖ相コイル
１ｃ Ｗ相コイル
１ｘ 中性点
３ 高電圧バッテリ
５ 電源スイッチ
１０ 駆動装置
２０ インバータ回路
２１ 負極側母線
２２ 正極側母線
３０ コンデンサ
４０ 電流センサ
４５ 電圧センサ
５０ 制御回路
ＳＷ１ スイッチング素子
Ｄ１ ダイオード

Claims (2)

1. スター結線されたステータコイル（１）から発生する回転磁界によりロータを回転させる三相交流同期電動機の駆動装置であって、
   直列接続された一対のスイッチング素子を多数組有し、正極側母線（２２）と負極側母線（２１）との間に前記一対のスイッチング素子が多数組、並列接続され、前記多数組の一対のスイッチング素子のそれぞれにダイオードが並列接続されているインバータ回路（２０）と、
   前記ステータコイルの中性点と前記インバータ回路の正極側母線との間もしくは前記インバータ回路の正極側母線と負極側母線との間に配置されたコンデンサ（３０）と、を備え、
   前記インバータ回路を構成する前記複数の前記スイッチング素子がスイッチング動作することにより、前記ステータコイルの中性点とインバータ回路の負極側母線もしくは正極側母線との間に接続された電源装置（３）の出力電圧と前記コンデンサの出力電圧とに基づいて三相交流電流を前記ステータコイルに出力して前記ステータコイルから前記回転磁界を発生させ、かつ前記正極側母線側に接続されたスイッチング素子に並列接続されたダイオードを通して前記正極側母線に流れる充電電流に基づいて前記コンデンサを充電するようになっている三相交流同期電動機の駆動装置において、
   前記インバータ回路と前記ステータコイルとの間に流れる三相交流電流を検出する電流検出手段（４０）と、
   前記電流検出手段により検出された三相固定座標系の三相交流電流を二相固定座標系の電流に変換することにより、当該三相交流電流の全ての相の交流電流に含まれる前記相毎に同一電流値の前記充電電流を除いた二相固定座標系の電流を求める座標変換手段（Ｓ１１０）と、
   前記座標変換手段により求められた二相固定座標系の電流を三相固定座標系の三相交流電流に変換する逆変換手段（Ｓ１２０）と、
   前記逆変換手段により求められた三相固定座標系の三相交流電流に基づいて前記ロータの位置情報を推定する推定手段（Ｓ１３０）と、
   前記推定手段により推定されたロータの位置情報に基づいて、前記ロータの回転を制御するように前記複数のスイッチング素子をスイッチング動作させる制御手段（Ｓ１４０）と、
   を備えることを特徴とする三相交流同期電動機の駆動装置。
2. スター結線されたステータコイル（１）から発生する回転磁界によりロータを回転させる三相交流同期電動機の駆動装置であって、
   直列接続された一対のスイッチング素子を多数組有し、正極側母線（２２）と負極側母線（２１）との間に前記一対のスイッチング素子が多数組、並列接続され、前記多数組の一対のスイッチング素子のそれぞれにダイオードが並列接続されているインバータ回路（２０）と、
   前記ステータコイルの中性点と前記インバータ回路の正極側母線との間もしくは前記インバータ回路の正極側母線と負極側母線との間に配置されたコンデンサ（３０）と、を備え、
   前記インバータ回路を構成する前記複数の前記スイッチング素子がスイッチング動作することにより、前記ステータコイルの中性点とインバータ回路の負極側母線もしくは正極側母線との間に接続された電源装置（３）の出力電圧と前記コンデンサの出力電圧とに基づいて三相交流電流を前記ステータコイルに出力して前記ステータコイルから前記回転磁界を発生させ、かつ前記正極側母線側に接続されたスイッチング素子に並列接続されたダイオードを通して前記正極側母線に流れる充電電流に基づいて前記コンデンサを充電するようになっている三相交流同期電動機の駆動装置において、
   前記インバータ回路と前記ステータコイルとの間に流れる三相交流電流を検出する電流検出手段（４０）と、
   前記電流検出手段により検出された三相固定座標系の三相交流電流を二相固定座標系の電流に変換することにより、当該三相交流電流の全ての相の交流電流に含まれる前記相毎に同一電流値の前記充電電流を除いた二相固定座標系の電流を求める座標変換手段（Ｓ１１０）と、
   前記座標変換手段により求められた二相固定座標系の電流から当該電流に含まれる高周波成分を取り除く高周波成分除去手段（Ｓ１１５）と、
   前記高周波成分除去手段により高周波成分が取り除かれた二相固定座標系の電流を三相固定座標系の三相交流電流に変換する逆変換手段（Ｓ１２０）と、
   前記逆変換手段により求められた三相固定座標系の三相交流電流に基づいて前記ロータの位置情報を推定する推定手段（Ｓ１３０）と、
   前記推定手段により推定されたロータの位置情報に基づいて、前記ロータの回転を制御するように前記複数のスイッチング素子をスイッチング動作させる制御手段（Ｓ１４０）と、
   を備えることを特徴とする三相交流同期電動機の駆動装置。

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