JP6005429B2 - モータの制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、モータの制御装置および制御方法に関し、より特定的には、周期的に負荷トルクが変動する負荷を駆動するモータの制御に関する。

一般的に、空気調和機および冷蔵庫などに用いられている圧縮機は、冷凍サイクルの重要な構成区分であり、冷媒を圧縮して高温・高圧状態にすることで熱交換を行なっている。通常、この圧縮動作は大きく３つの過程に分けられる。まず、圧縮機内部のシリンダ内に冷媒を満たす吸入過程があり、次にシリンダ内の冷媒を圧縮する圧縮過程があり、最後に圧縮した冷媒を圧縮機外部に放出する吐出過程がある。

圧縮機では、回転角度に応じて周期的に負荷トルクが変動することが知られている。たとえば、特許第３４６７２３３号明細書（特許文献１）および、特開２００９−２７８５３（特許文献２）には、上記のような負荷トルク変動に対応したモータ制御が記載されている。

特許文献１には、負荷トルク変動に起因した周期的なトルク変動を補償するためのトルク補償量として、モータの機械角に応じてトルク制御のためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）デューティ補償量を、トルクパターンとして設定することが記載されている。特許文献１による制御では、モータの平均回転速度に応じてトルクパターン切り換えるとともに、モータの目標回転速度を低速から高速に変化させるときには、トルクパターンによるトルク補償量の幅を所定値よりも一旦狭くすることが記載されている。

また、特許文献２には、圧縮機を駆動する同期モータの機械角に応じた負荷トルクの変動成分が反映された交流信号を予め記憶するとともに、当該交流信号を反映した制御処理によって、同期モータを１８０度通電駆動で駆動させるＰＷＭ信号を生成することが記載されている。

特許第３４６７２３３号明細書 特開２００９−２７８５３号公報

特許文献１および２に記載されたモータ制御では、負荷トルク変動に起因した周期的なトルク変動を補償するためのデータを、モータの機械角に対応させて予め記憶する必要がある。一方で、レシプロ型の圧縮機に代表される、回転角度に対する負荷トルク変動が大きい角度区間を有する負荷を駆動するモータ制御では、角度の刻みを細かくしてトルク変動を補償するためのデータを記憶する必要がある。したがって、このような負荷を駆動するためのモータ制御では、周期的なトルク変動を補償するためのデータを記憶するためのメモリ容量が増大することが問題となる。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、周期的に負荷トルクが変動する負荷を駆動するモータの制御において、周期的なトルク変動を補償するための記憶データ量を削減することである。

本発明のある局面に従うと、周期的に負荷トルクが変動する負荷を駆動するモータの制御装置は、モータの回転角度を検出するための検出手段と、回転角度に対応させて、周期的なトルク変動を補償するための補正データを記憶するための記憶手段と、検出手段によって検出された回転角度に基づいて記憶手段から読み出された補正データを反映してモータを制御するための制御手段とを備える。記憶手段は、モータの機械角の１回転に対応する回転角度区間のうちの第１の角度区間について、複数の回転角度のそれぞれと対応させて複数の補正データを記憶するための第１の手段と、１回転に対応する回転角度区間のうちの、第１の角度区間を除いた第２の角度区間について、回転角度に対して共通の補正データを記憶するための第２の手段とを含む。

好ましくは、モータの制御装置は、検出手段によって検出された回転角度が第１および第２の角度区間のいずれに含まれるかを判定するための判定手段と、回転角度が第１の角度区間に含まれるときに、第１の手段に記憶された複数の補正データから、現在の回転角度に対応する補正データを選択的に読み出すための手段と、回転角度が第２の角度区間に含まれるときに、第２の手段に記憶された共通の補正データを読み出すための手段とをさらに備える。

また好ましくは、モータの制御装置は、検出手段によって検出された回転角度が第１および第２の角度区間のいずれに含まれるかを判定するための判定手段と、回転角度が第１の角度区間に含まれるときに、第１の手段に記憶された複数の補正データから、現在の回転角度の前後に対応する２つの補正データを読み出すための手段と、回転角度が第２の角度区間に含まれるときに、第２の手段に記憶された共通の補正データを読み出すための手段とをさらに備える。制御手段は、回転角度が第１の角度区間に含まれるときに、第１の手段から読み出された２つの補正データの線形補完によって、モータの制御に反映される補正データを算出する手段を含む。

本発明の他の局面に従うと、周期的に負荷トルクが変動する負荷を駆動するモータの制御方法は、モータの回転角度を検出するステップと、検出された回転角度が、モータの機械角の１回転に対応する回転角度区間のうちの第１および第２の角度区間のいずれに含まれるかを判定するステップと、検出された回転角度に基づいて、周期的なトルク変動を補償するための補正データを設定するステップと、設定された補正データを反映してモータを制御するステップとを備える。設定するステップは、回転角度が第１の角度区間に含まれるときに、第１の角度区間内の複数の回転角度にそれぞれ対応して予め記憶された複数の補正データの一部を選択的に読み出すステップと、回転角度が第２の角度区間に含まれるときに、回転角度に対して共通に予め記憶された補正データを読み出すステップとを含む。

好ましくは、選択的に読み出すステップは、予め記憶された複数の補正データから、現在の回転角度に対応する補正データを選択的に読み出すステップを含む。

また好ましくは、選択的に読み出すステップは、予め記憶された複数の補正データから現在の回転角度の前後に対応する２つの補正データを読み出すステップを含む。設定するステップは、読み出された２つの補正データの線形補完によって、モータの制御に反映される補正データを算出するステップを含む。

さらに好ましくは、負荷は、レシプロ型圧縮機である。あるいは、モータは、冷蔵庫に用いられる。

この発明によると、周期的に負荷トルクが変動する負荷を駆動するモータの制御において、周期的なトルク変動を補償するための記憶データ量を削減することができる。

本発明の実施の形態に従うモータ制御装置の構成を示す概略ブロック図である。 負荷（圧縮機）の周期的なトルク変動を説明するための特性図である。 本発明の実施の形態に従うモータ制御の機能ブロック図である。 トルクパターン補正制御のための補正データの設定態様の比較例を説明する概念図である。 本実施の形態に従うモータ制御におけるトルクパターン補正制御のための補正データの設定態様を説明する概念図である。 本発明の実施の形態に従うモータ制御の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に従うモータ制御におけるトルクパターン補正制御の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例に従うモータ制御が適用される負荷のトルク変動を説明するための特性図である。 実施の形態の変形例に従うモータ制御におけるトルクパターン補正制御のための補正データの設定態様を説明する概念図である。 本発明の実施の形態の変形例に従うモータ制御におけるトルクパターン補正制御の処理手順を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

図１は、本発明の実施の形態に従うモータ制御装置１０の構成を示すブロック図である。

図１を参照して、モータ制御装置１０は、商用交流電源１１と、リアクトル１２と、全波整流回路１３と、平滑回路１４と、インバータ１５と、ベースドライバ１６と、シャント抵抗１７と、電流検出器１８と、マイクロプロセッサ２０とを備える。

モータ制御装置１０は、圧縮機４０を駆動するモータ３０の動作（トルク・回転速度）を制御する。モータ３０は、代表的には、３相ブラシレスモータによって構成される。圧縮機４０は、周期的に回転駆動のための負荷トルクが変動する負荷の一例であり、代表的には、冷蔵庫等に使用されるレシプロ型圧縮機によって構成される。すなわち、モータ３０は、たとえば、冷蔵庫に用いられる。

図２に示すように、レシプロ型圧縮機は、回転角度に対する負荷トルクの変動特性が急峻な領域と、トルク変動が生じない領域とが存在するという特徴を有する。

図２を参照して、圧縮機４０は、モータ３０の１回転（機械角３６０°）に対応して、負荷トルクが周期的に変動する。圧縮機４０の製造工程において、ロータ磁石、ステータ巻線、シリンダ、ローラ、シャフトおよびバランサの位置関係が常に同じになるように製造すれば、ロータ機械的位置（すなわち、機械角θｍ）に対する負荷トルクの特性は、１つのパターン（以下、トルクパターンと称する）に共通化できる。

図２のトルクパターンに示される様に、圧縮機４０の負荷トルクは、モータ３０の機械角θｍに応じて周期的に変動する。特に、本実施の形態において、モータ制御装置１０によって制御されるモータ３０の負荷（代表的には、レシプロ型圧縮機）は、機械角θｍ（回転角度）に応じて負荷トルクが比較的に急峻に変化する角度区間Ｐ１（０≦θｍ≦θ１）と、機械角θｍの変化に対して負荷トルクが一定である角度区間Ｐ２（θ１＜θｍ＜３６０°）とが存在するような、トルクパターンを有する。

再び図１を参照して、商用交流電源１１、リアクトル１２、全波整流回路１３および、平滑回路１４は、インバータ１５に対して直流電力を供給するための直流電源を構成する。リアクトル１２は、インバータ１５に対する突入電流の防止や力率の改善のために設けられる。全波整流回路１３は、たとえばダイオードブリッジなどによって構成され、商用交流電源１１から供給される交流電圧を全波整流する。平滑回路１４は、電解コンデンサなどによって構成され、全波整流された直流電圧のリップル成分を軽減する。

インバータ１５は、３相バイポーラ接続された電力用スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」と称する）および、各スイッチング素子に逆並列接続されたフライホイール・ダイオードにより構成される。具体的には、Ｕ相上側アームおよびＵ相下側アームにそれぞれ対応して、スイッチング素子１５ｕおよび１５ｘがそれぞれ接続され、Ｖ相上側アームおよびＶ相下側アームにそれぞれ対応して、スイッチング素子１５ｖおよび１５ｙがそれぞれ接続され、Ｗ相上側アームおよびＷ相下側アームにそれぞれ対応して、スイッチング素子１５ｗおよび１５ｚがそれぞれ接続される。スイッチング素子としては、たとえば、電力用半導体素子であるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor)が用いられる。

ベースドライバ１６は、電圧レベル変換ＩＣ（Integrated Circuit）などによって構成される。ベースドライバ１６は、マイクロプロセッサ２０から出力された各相アームのＰＷＭ電圧波形（パルスパターン）を、スイッチング素子１５ｕ〜１５ｗ，１５ｘ〜１５ｚの駆動電圧に変換して、各スイッチング素子の制御電極（ゲート）に出力する。

シャント抵抗１７は、インバータ１５の母線に介挿接続される。シャント抵抗１７には、インバータ１５の直流母線電流Ｉｄｃ（以下、単に直流電流Ｉｄｃと称する）が流れる。電流検出器１８は、シャント抵抗１７を流れる直流母線電流Ｉｄｃを検出する。電流検出器１８によって検出された直流電流Ｉｄｃは、マイクロプロセッサ２０へ入力される。

マイクロプロセッサ２０は、メモリ領域２１および、図示しない演算処理ユニット、Ａ／Ｄ変換器および入出力バッファ等を有する。マイクロプロセッサ２０は、基本的には、メモリ領域２１に予め記憶されたプログラムおよびデータを用いたソフトウェア処理によって、モータ制御のための所定の演算処理を実行するように構成される。あるいは、マイクロプロセッサ２０は、演算処理の少なくとも一部について電子回路等の専用のハードウェアによって実行するように、構成されてもよい。

次に、モータ制御装置１０の動作を簡単に説明する。
負荷である圧縮機４０を運転するための電力は、たとえば商用交流電源１１から供給される。その交流入力電圧は、全波整流回路１３および平滑回路１４により直流電圧に変換され、インバータ１５へ入力される。なお、インバータ１５へ直流電圧を供給するための回路構成については、図１の例に限定されず任意の構成を採用することができる。

マイクロプロセッサ２０は、電流検出器１８によって検出された、インバータ１５からモータ３０へ供給された電流に基づいて、モータ３０の動作（回転数・トルク）を制御する。具体的には、マイクロプロセッサ２０は、インバータ１５からモータ３０への印加される疑似交流電圧を定める、ＰＷＭ電圧波形（パルスパターン）を演算する。

ベースドライバ１６は、マイクロプロセッサ２０からのＰＷＭパルスパターンを各スイッチング素子の駆動電圧に変換して、スイッチング素子１５ｕ〜１５ｗ，１５ｘ〜１５ｚのスイッチング（オンオフ）を制御する。このようにして、インバータ１５からモータ３０へ交流電力が供給されることにより、負荷が駆動される。

図３は、図１に示したマイクロプロセッサ２０によって実現される本実施の形態に従うモータ制御の機能ブロック図である。図３に記載された各機能ブロックは、マイクロプロセッサ２０に予め記憶されたプログラムに従う演算処理（ソフトウェア処理）および／またはや、専用の電子回路によるハードウェア処理によって実現されるものとする。

図３を参照して、電流検出部１１０は、電流検出器１８によって検出された直流電流Ｉｄｃに基づいてモータ３０に流れる三相電流、すなわちＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗを推定する。特許文献２の図５に示されるように、ＰＷＭによる各相の通電パターンと直流電流Ｉｄｃとの対応関係は予め定まっているため、スイッチング素子のオンオフの組み合わせに従って、直流電流Ｉｄｃを各相に分配することができる。さらに、三相電流の瞬時値の和は零である（すなわちＩｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０）ことから、ＰＷＭのパルスパターンと直流電流Ｉｄｃとから、三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを推定することができる。

角度推定部１２０は、電流検出部１１０によって推定された三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと、各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとに基づいて、モータ３０の電気角θｅおよび機械角θｍを推定する。一般的に、三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの１周期に相当する電気角（θｅ）３６０°の整数倍が、モータ３０の機械角３６０°（１回転）に相当する。本実施の形態では、モータ３０が４極のブラシレスモータによって構成されているものとする。このため、モータ３０において、機械角３６０°は電気角７２０°に対応する。

このように、図１の構成例では、シャント抵抗１７、電流検出器１８、ならびに、マイクロプロセッサ２０による電流検出部１１０および角度推定部１２０によって、モータ３０の回転角度（機械角θｍ）を検出するための「検出手段」の機能が実現される。

速度推定部１３０は、角度推定部１２０で推定された機械角θｍに基づいて、モータ３０の機械角３６０°分の平均回転速度ωｍ（以下、単に回転速度ωｍとも称する）を推定する。これにより、周期的なトルク変動による速度変動が直接フィードバックされることを防止できる。

制御演算部２００は、モータ３０の回転速度基準値ωｍ＊に従って、モータ３０の平均回転速度ωｍをフィードバック制御する。具体的には、制御演算部２００は、回転速度基準値ωｍ＊に対する平均回転速度ωｍの偏差に応じて、モータ３０の出力トルクを増減するための三相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出する。たとえば、三相／二相変換を伴うベクトル制御に従って、モータ３０の三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗおよび電気角θｅに基づいて、各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗがＰＷＭ制御周期毎に更新される。各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、電気角３６０°に同期した交流電圧波形の各回転角度における瞬時値に相当する。

ＰＷＭ処理部１６０は、各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと、所定周波数のキャリア信号（たとえば三角波）との比較に基づいて、当該制御周期におけるＰＷＭパルスパターンを生成する。インバータ１５を構成するスイッチング素子１５ｕ〜１５ｗ，１５ｘ〜１５ｚは、当該ＰＷＭパルスパターンに従ってオンオフ制御される。

ここで、負荷である圧縮機４０を駆動する際に、図２に示したトルクパターンを考慮せずに、モータ３０の出力を制御すると、機械角θｍに対応したトルク変動により振動や騒音が発生することが懸念される。

したがって、本実施の形態に従うモータ制御では、上記の回転速度フィードバック制御に、周期的なトルク変動を補償するためのトルクパターン補正制御が組み合わされる。

トルクパターン補正部１４０は、メモリ領域２１（図１）に予め記憶された補正データに基づいて、現在の機械角θｍに応じたトルクパターン補正制御のための補正データを設定する。そして、制御演算部２００は、トルクパターン補正部１４０による補正データを反映して、モータ３０の動作を制御する。具体的には、モータ３０の回転速度ωｍを回転速度基準値ωｍ＊に近付けるとともに、負荷トルク変動に起因する周期的なトルク変動を補償するように、モータの出力トルクが制御される。

本実施の形態では、トルクパターン補正部１４０は、補正データとして、トルク補正係数Ｔｐを設定するものとする。トルク補正係数Ｔｐは、回転速度フィードバック制御に基づく電圧指令値に乗算される係数である。したがって、回転速度フィードバック制御によって算出される各相電圧指令値をＶｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊とすると、Ｖｕ＝Ｔｐ×Ｖｕ＊，Ｖｖ＝Ｔｐ×Ｖｖ＊，Ｖｗ＝Ｔｐ×Ｖｗ＊で示される。すなわち、各機械角θｍにおいて、各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの値は、回転速度フィードバック制御に基づく本来の値に対して、機械角θｍに応じてＴｐ倍される。

トルクパターン補正部１４０は、少なくとも、機械角θｍに応じて補正データ（トルク補正係数Ｔｐ）を設定する。したがって、メモリ領域２１には、モータ３０の機械角θｍに対して、トルクパターン補正制御のための補正データを予め記憶する必要がある。

図４には、トルクパターン補正制御のための補正データを設定する態様の比較例が示される。

図４を参照して、比較例では、機械角θｍの全角度区間に対して一律に、機械角θｍに対応させて補正データ（たとえば、トルク補正係数Ｔｐ）が設定される。すなわち、図４に示す各特性点１５０に対応させて、機械角θｍおよびトルク補正係数Ｔｐの組み合わせを決定するテーブルデータが、メモリ領域２１に記憶される。特に、角度区間Ｐ１では、機械角θｍに対するトルク変動が急峻であるため、特性点１５０をある程度細かく設ける必要がある。この角度刻みに従って特性点１５０を設けることにより、機械角３６０°の範囲に対応した全体の補正データの記憶量が増大する。

図５は、本実施の形態に従うモータ制御におけるトルクパターン補正制御のための補正データを記憶する態様が示される。

図５を図４と比較して、本実施の形態に従うモータ制御では、圧縮機４０のトルクパターンに鑑み、角度区間Ｐ２において、機械角θｍに対して共通の補正データを設定する。一方で、角度区間Ｐ１においては、図４の比較例と同様に、一定の角度刻みで特性点１５０を設定する。

たとえば、各特性点１５０のデータは、メモリ領域２１０に記憶される。すなわち、メモリ領域２１０は「記憶手段」に対応する。角度区間Ｐ１に対しては、一定間隔の機械角θｐに対応する補正データ（トルク補正係数Ｔｐ）を設定するテーブルデータが、メモリ領域２１０の一部（「第１の手段」に対応）に記憶される。一方で、角度区間Ｐ２に対しては、機械角θｍに共通の単一の補正データ（トルク補正係数Ｔｐ）が、メモリ領域２１０の一部（「第２の手段」に対応）に記憶される。

このように、図５に示された補正データの設定態様によれば、トルク変動が急峻な角度区間Ｐ１での補正データについては比較例と同様の精度で設定できるとともに、全体の補正データの記憶量を削減できることが理解される。この結果、メモリ領域２１における記憶容量を削減することができる。

図６は、本発明の実施の形態に従うモータ制御の処理手順を示すフローチャートである。図６に示す一連のフローチャートは、マイクロプロセッサ２０によるハードウェア処理および／またはソフトウェア処理によって実行される。図６に示す一連の処理は、ＰＷＭ制御周期毎（たとえば、２００μｓ毎）に繰り返し実行される。なお、公知のように、ＰＷＭ制御周期は、モータ３０の回転速度に応じて変化させてもよい。

図６を参照して、マイクロプロセッサ２０は、ステップＳ１００により、モータ３０の電流を検出する。具体的には、シャント抵抗１７（図１）を流れる直流電流Ｉｄｃ（シャント電流）に基づいて、三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが検出される。ステップＳ１００の処理は、図３の電流検出部１１０の機能に相当する。

さらに、マイクロプロセッサ２０は、ステップＳ１１０により、検出された三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいて、モータ３０の電気角および機械角θｍを推定する。これらの処理によって、モータ３０の回転角度（機械角θｍ）が検出される。ステップＳ１１０による処理は、図３の角度推定部１２０の機能に相当する。

マイクロプロセッサ２０は、ステップＳ１２０により、推定された回転角度（機械角θｍ）から、モータ３０の平均回転速度ωｍを推定する。たとえば、機械角θｍの１回転（３６０°）経過の所要時間に基づいて、１回転の平均回転速度ωｍが算出される。ステップＳ１２０による処理は、図３の速度推定部１３０の機能に相当する。

引き続き、マイクロプロセッサ２０は、ステップＳ１３０では、回転速度ωｍのフィードバック制御により、回転速度ωｍを目標回転速度ωｍ＊に一致させるための制御演算を実行する。たとえば、上述のように、回転速度基準値ωｍ＊に対する平均回転速度ωｍの偏差に応じて、モータ３０の出力トルクを増減するための、ベースとなる各相電圧指令をＶｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊が算出される。

マイクロプロセッサ２０は、さらにステップＳ１４０により、トルクパターン補正制御を実行する。ステップＳ１４０による処理は、図３のトルクパターン補正部１４０の機能に対応する。

図７は、図６のステップＳ１４０におけるトルクパターン補正制御の処理の詳細を示すフローチャートである。

図７を参照して、マイクロプロセッサ２０は、ステップＳ１４１により、ステップＳ１１０で推定された機械角θｍが角度区間Ｐ２に含まれるか否かを判定する。マイクロプロセッサ２０は、機械角θｍが角度区間Ｐ２に含まれるときには（Ｓ１４１のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１４２に処理を進めて、現在の機械角θｍによらずトルク補正係数Ｔｐ１を所定の一定値（たとえば、Ｔｐ１＝１．０）に設定する。

これに対して、マイクロプロセッサ２０は、機械角θｍが角度区間Ｐ２に含まれないとき（Ｓ１４１のＮＯ判定時）、すなわち、θｍが角度区間Ｐ１に含まれるときには、ステップＳ１４３に処理を進めて、図４に示した角度区間Ｐ１内の特性点１５０から、現在の機械角θｍに対応した補正データを読み出す。これにより、現在の機械角θｍに対応したトルク補正係数Ｔｐ１が設定される。

このように、ステップＳ１４１によって現在の機械角θｍが角度区間Ｐ１およびＰ２のいずれに含まれるかが判定される。すなわち、ステップＳ１４１による処理によって「判定手段」の機能が実現される。さらに、ステップＳ１４２（角度区間Ｐ２）またはＳ１４３（角度区間Ｐ１）により、機械角θｍ（回転角度）に応じたトルク補正係数Ｔｐ１が設定される。

好ましくは、マイクロプロセッサ２０は、さらにステップＳ１４６により、回転速度ωｍに応じたトルク補正係数Ｔｐ２を設定する。図２に示したトルク特性において、機械角θｍに応じた負荷トルク変動の度合いが回転速度ωｍに応じて変化する場合には、トルク補正係数Ｔｐ２を設定することにより、トルクパターン補正制御をさらに高精度に実行することができる。たとえば、基本となるトルクパターン（図４）に対する補正係数Ｔｐ２を回転速度領域毎に予め記憶することによって、ステップＳ１４６による処理を実現することができる。

さらに、マイクロプロセッサ２０は、ステップＳ１４８により、回転角度（機械角θｍ）に応じたトルク補正係数Ｔｐ１と、回転速度ωｍに応じたトルク補正係数Ｔｐ２との乗算によって、トータルのトルク補正係数Ｔｐを設定する（Ｔｐ＝Ｔｐ１×Ｔｐ２）。なお、トルク補正係数Ｔｐ１およびＴｐ２を別個に設定する方式に代えて、機械角θｍおよび回転速度ωｍの組み合わせに応じてトルク補正係数Ｔｐを直接設定するための二次元のテーブルを予めメモリ領域２１に記憶することも可能である。この場合にも、角度区間Ｐ２に対応する機械角θｍの領域では、回転角度に対するテーブル値（Ｔｐ）を共通化できるため、回転速度ωｍに対する区分のみを設ければよい。この結果、当該二次元テーブルを構成するための記憶容量を削減することが可能である。

再び図６を参照して、マイクロプロセッサ２０は、ステップＳ１５０により、トルクパターン補正制御を反映した、最終的な各相電圧指令値（図２のＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）を設定する。たとえば、ステップＳ１３０で求められた、ベースとなる各相電圧指令値（Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊）をＴｐ倍することによって、最終的な電圧指令値が設定される。ステップＳ１３０およびＳ１５０による処理は、図３の制御演算部２００の機能に対応する。

マイクロプロセッサ２０は、ステップＳ１６０により、ステップＳ１５０で設定された最終的な各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと所定周波数のキャリア信号との比較に基づくＰＷＭ処理演算によって、各相のＰＷＭパルスターンを生成する。インバータ１５の各スイッチング素子Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚのオンオフは、ＰＷＭパルスターンに従って制御される。これにより、周期的なトルク変動を補償するためのトルクパターン補正制御が反映された、モータ３０のフィードバック制御（トルクおよび／または回転速度制御）が実現される。ステップＳ１６０による処理は、図３のＰＷＭ処理部１６０の機能に対応する。

このように本実施の形態によれば、周期的な負荷トルク変動を有する負荷を駆動するモータ制御において、周期的なトルク変動を補償するための補正データの記憶容量を削減することができる。

［変形例］
本実施の形態の変形例では、回転角度に応じた補正データ（トルク補正係数Ｔｐ１）の設定の他の例を説明する。

図８は、本発明の実施の形態の変形例に従うモータ制御が適用される負荷のトルク変動を説明するための特性図である。

図８を参照して、圧縮機４０は、図２の特性と同様に、機械角θｍ（回転角度）に応じて負荷トルクが比較的に急峻に変化する角度区間Ｐ１（０≦＜θｍ≦θ２）と、機械角θｍの変化に対して負荷トルクが一定である角度区間Ｐ２（θ２＜θｍ＜３６０°）とが存在するような、周期的なトルクパターンを有する。

さらに、図８では、Ｐ１内で角度区間をさらに分割することによって、機械角θｍに対する負荷トルクの変化を線形近似可能な特性となっている。

したがって、本発明の実施の形態の変形例に従うモータ制御では、図９に示すように、角度区間Ｐ１におけるトルク補正係数Ｔｐ１を、線形補間処理に基づいて実行する。

図９を参照して、本発明の実施の形態の変形例に従うモータ制御では、線形近似における変曲点に対応する機械角θｍのみに対応させて、特性点１５０がメモリ領域２１（図１）に記憶される。

そして、特性点１５０の間の機械角では、前後の特性点１５０の間での線形補完によって、トルク補正係数Ｔｐ１が設定される。たとえば、機械角θｍおよびトルク補正係数Ｔｐ１について、（θａ，Ｔ１）および（θｂ，Ｔ２）の特性点１５０が記憶されている場合、θａおよびθｂの間の機械角θｍに対応するトルク補正係数Ｔｐ１（θｍ）は、下記（１）式に従って算出することができる。

Ｔｐ１（θｍ）＝Ｔ１＋（Ｔ２−Ｔ１）／（θｂ−θａ）×（θｍ−θａ） …（１）
一方で、角度区間Ｐ２では、図５の場合と同様に、機械角θｍに対して共通の補正データが設定される。

したがって、図９に示された補正データの設定態様によれば、トルク変動が急峻な角度区間Ｐ１での特性点１５０について、図５の場合よりも削減することができる。

図１０は、本発明の実施の形態の変形例によるモータ制御における、トルクパターン補正制御の処理手順の詳細を説明するためのフローチャートである。実施の形態の変形例では、トルクパターン補正制御（図６のＳ１４０）以外については、実施の形態（図６）と同様の処理手順によってモータ制御が実行される。

図１０を参照して、マイクロプロセッサ２０は、図７と同様のステップＳ１４１により、現在の機械角θｍが角度区間Ｐ１およびＰ２のいずれに含まれるかを判定する。

マイクロプロセッサ２０は、機械角θｍが角度区間Ｐ２に含まれるとき（Ｓ１４１のＹＥＳ判定時）には、図７のステップＳ１４２と同様に、現在の機械角θｍによらずトルク補正係数Ｔｐ１を所定の一定値（たとえば、Ｔｐ１＝１．０）に設定する。

一方、マイクロプロセッサ２０は、機械角θｍが角度区間Ｐ１に含まれるとき（Ｓ１４１のＮＯ判定時）には、ステップＳ１４４に処理を進めて、現在の機械角θｍの前後の特性点１５０の機械角およびトルク補正係数を読み出す。

さらに、マイクロプロセッサ２０は、ステップＳ１４５により、読み出した補正データについて上記（１）に従った線形補完により、現在の機械角θｍに対応したトルク補正係数Ｔｐ１を設定する。

ステップＳ１４２またはＳ１４５によって、機械角θｍ（回転角度）に応じたトルク補正係数Ｔｐ１が設定された後の処理（Ｓ１４６，Ｓ１４８）は、図７と同一であるので詳細な説明は繰返さない。

このように、実施の形態の変形例によるモータ制御においては、周期的な負荷トルク変動を有する負荷を駆動するモータ制御において、周期的なトルク変動を補償するための補正データの記憶容量をさらに削減することができる。

なお、本実施の形態およびその変形例では、シャント電流に基づいてモータ３０の回転角度（機械角θｍ）を検出する手法を例示したが、モータ３０の回転角度検出については、公知の任意の手法を適用することが可能である。たとえば、特許文献２に示されるように、モータ３０の各相巻線への誘起電圧に基づいて回転角度を検出することが可能である。あるいは、レイアウト上可能であれば、モータ３０に回転角センサ（たとえば、レゾルバ）を配置して、当該センサの出力に基づいて、回転角度（機械角）を検出する構成とすることも可能である。

また、トルクパターン補正制御のための補正データは、トルク補正係数Ｔｐに限定されるものではない。たとえば、トルクパターン補正部１４０によってトルク補償量（増減すべきトルク量）を設定するとともに、平均回転速度の偏差に基づくトルク増減と、当該トルク補償量との和に従った出力トルクが得られるように、各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを設定することができる。

あるいは、トルクパターン補正制御のための補正データとして、ＰＷＭデューティの補償量を直接設定することも可能である。この場合には、ＰＷＭ処理部１６０において、回転速度フィードバック制御による各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づくＰＷＭ処理に対して、上記補償量を反映することによって、各相のＰＷＭパルスパターンが生成される。このように、本実施の形態で例示するトルク補正係数Ｔｐとは異なる補正データを設定することによって、周期的なトルク変動を補償するためのトルクパターン補正制御を反映してモータ３０の出力トルクを制御する場合でも、角度区間Ｐ１，Ｐ２に区分した補正データの設定について、本実施の形態およびその変形例を同様に適用することができる。

さらに、本実施の形態およびその変形例に従って制御されるモータの負荷についても、例示した圧縮機４０に限定されるものではない。すなわち、周期的な負荷トルク変動に従ったトルクパターンを予め作成可能な負荷であれば、本実施の形態およびその変形例に従って制御されるモータによって駆動することで、本発明を適用することができる。

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。

１０ モータ制御装置、１１ 商用交流電源、１２ リアクトル、１３ 全波整流回路、１４ 平滑回路、１５ インバータ、１５ｕ〜１５ｗ，１５ｘ〜１５ｚ 電力用スイッチング素子、１６ ベースドライバ、１７ シャント抵抗、１８ 電流検出器、２０ マイクロプロセッサ、２１ メモリ領域、３０ モータ、４０ 圧縮機、１１０ 電流検出部、１２０ 角度推定部、１３０ 速度推定部、１４０ トルクパターン補正部、１５０，１８０ 特性点、１６０ 処理部、２００ 制御演算部、Ｉｄｃ 直流電流、Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ 三相電流、Ｔｐ，Ｔｐ１，Ｔｐ２ トルク補正係数、Ｐ１，Ｐ２ 角度区間、Ｓｕ〜Ｓｗ，Ｓｘ〜Ｓｚ 制御信号（スイッチング素子）、Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ 三相電圧指令値。

Claims (6)

1. 周期的に負荷トルクが変動する負荷を駆動するモータの制御装置であって、
   前記モータの回転角度を検出するための検出手段と、
   前記回転角度に対応させて、周期的なトルク変動を補償するための補正データを記憶するための記憶手段と、
   前記検出手段によって検出された前記回転角度に基づいて前記記憶手段から読み出された前記補正データを反映して前記モータを制御するための制御手段とを備え、
   前記記憶手段は、
   前記モータの機械角の１回転に対応する回転角度区間のうちの第１の角度区間について、複数の回転角度のそれぞれと対応させて複数の補正データを記憶するための第１の手段と、
   前記１回転に対応する回転角度区間のうちの、前記第１の角度区間を除いた第２の角度区間について、前記回転角度に対して共通の補正データを記憶するための第２の手段とを含み、
   前記制御手段は、
   前記検出手段によって検出された前記回転角度が前記第１および第２の角度区間のいずれに含まれるかを判定するための手段と、
   前記回転角度が前記第１の角度区間に含まれるときに、前記第１の手段に記憶された前記複数の補正データから、現在の回転角度の前後に対応する２つの補正データを読み出すための手段と、
   前記回転角度が前記第２の角度区間に含まれるときに、前記第２の手段に記憶された前記共通の補正データを読み出すための手段と、
   前記回転角度が前記第１の角度区間に含まれるときに、前記第１の手段から読み出された前記２つの補正データの線形補完によって、前記モータの制御に反映される前記補正データを算出する手段とを含む、モータの制御装置。
2. 前記負荷は、レシプロ型圧縮機である、請求項１記載のモータの制御装置。
3. 前記モータは、冷蔵庫に用いられる、請求項１記載のモータの制御装置。
4. 周期的に負荷トルクが変動する負荷を駆動するモータの制御方法であって、
   前記モータの回転角度を検出するステップと、
   検出された前記回転角度が、前記モータの機械角の１回転に対応する回転角度区間のうちの第１および第２の角度区間のいずれに含まれるかを判定するステップと、
   検出された前記回転角度に基づいて、周期的なトルク変動を補償するための補正データを設定するステップとを備え、
   前記設定するステップは、
   前記回転角度が前記第１の角度区間に含まれるときに、前記第１の角度区間内の複数の回転角度にそれぞれ対応して予め記憶された複数の補正データの一部を選択的に読み出すステップと、
   前記回転角度が前記第２の角度区間に含まれるときに、前記回転角度に対して共通に予め記憶された補正データを読み出すステップとを含み、
   設定された前記補正データを反映して前記モータを制御するステップをさらに備え、
   前記選択的に読み出すステップは、
   予め記憶された前記複数の補正データから現在の回転角度の前後に対応する２つの補正データを読み出すステップを含み、
   前記設定するステップは、
   読み出された前記２つの補正データの線形補完によって、前記モータの制御に反映される前記補正データを算出するステップを含む、モータの制御方法。
5. 前記負荷は、レシプロ型圧縮機である、請求項４記載のモータの制御方法。
6. 前記モータは、冷蔵庫に用いられる、請求項４記載のモータの制御方法。

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