JP6886392B2

JP6886392B2 - Motor control device and air conditioner

Info

Publication number: JP6886392B2
Application number: JP2017214544A
Authority: JP
Inventors: 学川上
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2021-06-16
Anticipated expiration: 2037-11-07
Also published as: JP2019088097A

Description

本発明は、モータ制御装置及び空気調和装置に関する。 The present invention relates to a motor control device and an air conditioner.

従来から、モータの磁極位置を検出する位置センサを用いないベクトル制御によりモータの回転速度を制御するモータ制御装置が知られている。特許文献１に記載されるように、モータ制御装置は、モータの起動時に、同期運転モードとして、モータの回転角度情報を用いずに、モータに所定の振幅の電流を流しながら、インバータの出力周波数を徐々に上げて、モータを所定の回転速度まで加速させる。 Conventionally, a motor control device that controls the rotation speed of a motor by vector control that does not use a position sensor that detects the position of a magnetic pole of the motor has been known. As described in Patent Document 1, when the motor is started, the motor control device sets the output frequency of the inverter as a synchronous operation mode while passing a current having a predetermined amplitude through the motor without using the rotation angle information of the motor. Is gradually increased to accelerate the motor to a predetermined rotational speed.

特開２０１０−２０６８７４号公報JP-A-2010-206874

上述のように、同期運転モードにおいては、モータの回転角度情報を用いずに、いわゆるフィードフォワード制御によりモータが駆動される。このため、負荷の状態が動作環境や動作条件により変化する状況にあっては、その状況に適した電流をモータに供給することは困難であり、モータの動作が不安定となるおそれがある。 As described above, in the synchronous operation mode, the motor is driven by so-called feedforward control without using the rotation angle information of the motor. Therefore, in a situation where the load state changes depending on the operating environment and operating conditions, it is difficult to supply a current suitable for the situation to the motor, and the operation of the motor may become unstable.

本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、同期運転モードにおいて、モータを安定的に動作させることができるモータ制御装置及び空気調和装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a motor control device and an air conditioner capable of stably operating a motor in a synchronous operation mode.

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るモータ制御装置は、目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値に応じたモータ電流をインバータを介してモータに供給するモータ制御装置であって、同期運転モードにおいて、前記目標ｑ軸電流値を０に設定しつつ前記目標ｄ軸電流値を調整することにより、前記モータのロータに対応付けられたロータ軸と前記モータに供給される電流の電流ベクトルとがなす角度である位相差を第１の角度以上、かつ前記第１の角度より大きい第２の角度以下に制御する位相差制御部を備え、
前記位相差制御部は、前記位相差を演算する位相差演算部と、前記位相差演算部により演算された前記位相差に基づき、前記目標ｄ軸電流値の補正値を決定する補正値決定部と、前記目標ｄ軸電流値の基礎値に前記補正値を加算して前記目標ｄ軸電流値を求める加算部と、を備え、
前記補正値決定部は、演算された前記位相差が前記第１の角度よりも小さい場合、前記補正値を規定値だけ小さくし、演算された前記位相差が前記第２の角度よりも大きい場合、前記補正値を規定値だけ大きくする補正処理を実行する。 In order to achieve the above object, the motor control device according to the first aspect of the present invention is a motor control device that supplies a motor current corresponding to a target d-axis current value and a target q-axis current value to a motor via an inverter. Therefore, in the synchronous operation mode, by adjusting the target d-axis current value while setting the target q-axis current value to 0, the rotor shaft associated with the rotor of the motor and the motor are supplied. A phase difference control unit for controlling a phase difference, which is an angle formed by a current vector of a current, is equal to or more than a first angle and equal to or less than a second angle larger than the first angle .
The phase difference control unit is a phase difference calculation unit that calculates the phase difference, and a correction value determination unit that determines a correction value of the target d-axis current value based on the phase difference calculated by the phase difference calculation unit. And an addition unit that adds the correction value to the basic value of the target d-axis current value to obtain the target d-axis current value.
When the calculated phase difference is smaller than the first angle, the correction value determining unit reduces the corrected value by a specified value, and when the calculated phase difference is larger than the second angle. , The correction process for increasing the correction value by a specified value is executed.

また、上記モータ制御装置において、前記補正値決定部は、前記同期運転モードの開始から規定時間が経過するまでは前記補正処理を実行せず、前記規定時間の経過後に前記補正処理を実行し、前記規定時間は、前記同期運転モードの開始から前記位相差が前記第１の角度以上になるまでにかかると予想される時間として予め設定されている、ようにしてもよい。
また、上記モータ制御装置において、前記第１の角度は、想定される負荷状態のなかでも最も負荷が軽い軽負荷状態において前記モータが制御的にオーバーシュート、発振又は発散しない前記位相差に基づき設定され、前記第２の角度は、想定される負荷状態のなかでも最も負荷が重い重負荷状態において前記モータが脱調しない前記位相差に基づき設定される、ようにしてもよい。 Further, in the motor control device, the correction value determining unit does not execute the correction process until the specified time elapses from the start of the synchronous operation mode, but executes the correction process after the specified time elapses. The specified time may be preset as a time expected to take from the start of the synchronous operation mode until the phase difference becomes equal to or larger than the first angle.
Further, in the motor control device, the first angle is set based on the phase difference in which the motor does not controlally overshoot, oscillate, or diverge in a light load state where the load is the lightest among the assumed load states. The second angle may be set based on the phase difference in which the motor does not step out in the heavy load state where the load is the heaviest among the assumed load states.

また、上記モータ制御装置において、前記基礎値は、想定される負荷状態のなかでも最も負荷が重い重負荷状態において前記モータの前記ロータが回転可能な前記モータ電流に対応する値に設定され、前記モータ制御装置は、前記ロータの位置を固定する位置決めモードから前記同期運転モードに切り替わったとき前記基礎値を前記目標ｄ軸電流値として設定する、ようにしてもよい。 Further, in the motor control device, the basic value is set to a value corresponding to the motor current in which the rotor of the motor can rotate in the heavy load state where the load is the heaviest among the assumed load states. The motor control device may set the basic value as the target d-axis current value when switching from the positioning mode for fixing the position of the rotor to the synchronous operation mode.

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る空気調和装置は、前記モータ制御装置と、前記インバータと、前記モータと、前記モータにより駆動されるコンプレッサと、前記コンプレッサにより圧縮された冷媒を利用して温度を調整する空調部と、を備える。 In order to achieve the above object, the air conditioner according to the second aspect of the present invention is compressed by the motor control device, the inverter, the motor, the compressor driven by the motor, and the compressor. It is equipped with an air conditioning unit that adjusts the temperature using a refrigerant.

本発明によれば、同期運転モードにおいて、モータを安定的に動作させることができる。 According to the present invention, the motor can be operated stably in the synchronous operation mode.

本発明の一実施形態に係る空気調和装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the air conditioner which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るフィードバック運転モードにおけるモータ制御部の機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the motor control part in the feedback operation mode which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る同期運転モードにおけるモータ制御部の機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the motor control part in the synchronous operation mode which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る同期運転処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the synchronous operation processing which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る（ａ）〜（ｄ）は位相差を表す図である。(A) to (d) according to one embodiment of the present invention are diagrams showing phase differences. 本発明の一実施形態に係る位相差を表す図である。It is a figure which shows the phase difference which concerns on one Embodiment of this invention.

本発明に係るモータ制御装置及び空気調和装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、空気調和装置１は、制御部１０と、インバータ２０と、モータ３０と、コンプレッサ４０と、電源５０と、シャント抵抗１９と、２つの電流センサ３５ｖ，３５ｗと、空調部６０と、を備える。 An embodiment of the motor control device and the air conditioner according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the air conditioner 1 includes a control unit 10, an inverter 20, a motor 30, a compressor 40, a power supply 50, a shunt resistor 19, two current sensors 35v and 35w, and an air conditioner unit. 60 and.

電源５０は、図示しない商用電源から直流電圧Ｅを生成し、生成された直流電圧Ｅをインバータ２０に印加する。 The power supply 50 generates a DC voltage E from a commercial power supply (not shown), and applies the generated DC voltage E to the inverter 20.

シャント抵抗１９は、過電流検出のために、電源５０とインバータ２０との間の接続線に介挿されている。シャント抵抗１９は、この接続線に流れる電流を検出する電流検出信号Ｓｐ１をインバータ２０に出力する。 The shunt resistor 19 is inserted in the connection line between the power supply 50 and the inverter 20 for overcurrent detection. The shunt resistor 19 outputs a current detection signal Sp1 for detecting the current flowing through the connection line to the inverter 20.

インバータ２０は、制御部１０からのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗに基づき、電源５０から供給された直流電流を、３相、すなわちＵ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに変換し、その変換した交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをモータ３０に供給する。インバータ２０は、例えば、ＩＰＭ（Intelligent Power Module：高機能パワーモジュール）である。インバータ２０は、シャント抵抗１９からの電流検出信号Ｓｐ１を受けて過電流の有無を表す過電流検知信号Ｓｐ２を制御部１０に出力する。 Based on the PWM (Pulse Width Modulation) signals Su, Sv, Sw from the control unit 10, the inverter 20 applies the DC current supplied from the power supply 50 to the three-phase, that is, the U-phase, V-phase, and W-phase alternating current Iu. , Iv, Iw, and the converted AC currents Iu, Iv, Iw are supplied to the motor 30. The inverter 20 is, for example, an IPM (Intelligent Power Module). The inverter 20 receives the current detection signal Sp1 from the shunt resistor 19 and outputs an overcurrent detection signal Sp2 indicating the presence or absence of an overcurrent to the control unit 10.

モータ３０は、３相ブラシレスモータである。モータ３０は、インバータ２０からのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが供給されるコイル３０ｃを有するステータ３０ｄと、コイル３０ｃに交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが供給されることにより回転する永久磁石からなるロータ３０ａと、を備える。ロータ３０ａが回転することにより、コンプレッサ４０は駆動される。 The motor 30 is a three-phase brushless motor. The motor 30 has a stator 30d having a coil 30c to which U-phase, V-phase, and W-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw from the inverter 20 are supplied, and AC currents Iu, Iv, and Iw are supplied to the coil 30c. A rotor 30a made of a permanent magnet that rotates by means of the rotor 30a is provided. The compressor 40 is driven by the rotation of the rotor 30a.

電流センサ３５ｖ、３５ｗは、それぞれモータ３０に流れるＶ相、Ｗ相の電流Ｉｖ，Ｉｗの値を検出し、その電流Ｉｖ，Ｉｗの値を制御部１０に出力する。電流センサ３５ｖ、３５ｗは、例えば、変流器（ＣＴ：Current Transformer）センサ又はホール素子である。 The current sensors 35v and 35w detect the values of the V-phase and W-phase currents Iv and Iw flowing through the motor 30, respectively, and output the values of the currents Iv and Iw to the control unit 10. The current sensors 35v and 35w are, for example, current transformer (CT) sensors or Hall elements.

コンプレッサ４０は、モータ３０により駆動されることで、吸入した冷媒を圧縮し、その圧縮した冷媒を排出する。 The compressor 40 is driven by the motor 30 to compress the sucked refrigerant and discharge the compressed refrigerant.

空調部６０は、コンプレッサ４０により圧縮された冷媒を利用して室内温度を調整する。詳しくは、空調部６０は、室内空気と熱交換する室内用熱交換器６３と、室外空気と熱交換する室外用熱交換器６４と、冷媒の減圧を行う膨張弁６５と、コンプレッサ４０により圧縮された冷媒の流路を室外用熱交換器６４及び室内用熱交換器６３の何れかに切り替える四方弁６６と、を備える。 The air conditioning unit 60 adjusts the room temperature by using the refrigerant compressed by the compressor 40. Specifically, the air conditioning unit 60 is compressed by an indoor heat exchanger 63 that exchanges heat with indoor air, an outdoor heat exchanger 64 that exchanges heat with outdoor air, an expansion valve 65 that depressurizes the refrigerant, and a compressor 40. A four-way valve 66 for switching the flow path of the refrigerant to either the outdoor heat exchanger 64 or the indoor heat exchanger 63 is provided.

冷房運転時について説明すると、四方弁６６は、コンプレッサ４０により圧縮された冷媒を室外用熱交換器６４に送り込む。室外用熱交換器６４は、冷房運転時には冷媒を冷却するガスクーラとして機能し、室外空気と冷媒との間で熱交換させることで冷媒の熱を室外に排出する。その後、この冷媒は、膨張弁６５で減圧膨張されたうえで室内用熱交換器６３に送られる。室内用熱交換器６３は、冷房運転時には蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させることで室内空気と冷媒との間で熱交換させることで室内空気の温度を低下させる。これにより、室内温度の調整を図る。そして、室内用熱交換器６３を経た冷媒は、四方弁６６を介してコンプレッサ４０に戻る。 Explaining the cooling operation, the four-way valve 66 sends the refrigerant compressed by the compressor 40 to the outdoor heat exchanger 64. The outdoor heat exchanger 64 functions as a gas cooler that cools the refrigerant during the cooling operation, and discharges the heat of the refrigerant to the outside by exchanging heat between the outdoor air and the refrigerant. After that, this refrigerant is decompressed and expanded by the expansion valve 65, and then sent to the indoor heat exchanger 63. The indoor heat exchanger 63 functions as an evaporator during the cooling operation, and lowers the temperature of the indoor air by exchanging heat between the indoor air and the refrigerant by evaporating the refrigerant. As a result, the room temperature is adjusted. Then, the refrigerant that has passed through the indoor heat exchanger 63 returns to the compressor 40 via the four-way valve 66.

暖房運転時について説明すると、四方弁６６は、コンプレッサ４０により圧縮された冷媒を室内用熱交換器６３に送り込む。室内用熱交換器６３は冷媒を冷却するガスクーラとして機能し、室内空気と冷媒との間で熱交換させることで、室内空気の温度を上昇させる。これにより、室内温度の調整を図る。そして、膨張弁６５は、室内用熱交換器６３を経た冷媒を減圧膨張させたうえで室外用熱交換器６４に送り込む。室外用熱交換器６４は、蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させることで室外空気と冷媒との間で熱交換させる。その後、四方弁６６は、熱交換された冷媒をコンプレッサ４０に戻す。 Explaining the heating operation, the four-way valve 66 sends the refrigerant compressed by the compressor 40 to the indoor heat exchanger 63. The indoor heat exchanger 63 functions as a gas cooler for cooling the refrigerant, and raises the temperature of the indoor air by exchanging heat between the indoor air and the refrigerant. As a result, the room temperature is adjusted. Then, the expansion valve 65 decompresses and expands the refrigerant that has passed through the indoor heat exchanger 63, and then sends the refrigerant to the outdoor heat exchanger 64. The outdoor heat exchanger 64 functions as an evaporator and evaporates the refrigerant to exchange heat between the outdoor air and the refrigerant. After that, the four-way valve 66 returns the heat-exchanged refrigerant to the compressor 40.

制御部１０は、マイクロコンピュータにより構成され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理部と、当該処理部が処理を実行するためのプログラムが記憶されるＲＯＭ（Read Only Memory）等からなる記憶部１０ａを備える。
図１に示すように、制御部１０は、ユーザによる図示しないリモコンの操作に基づき空気調和装置１の運転を指令する運転指令部１１と、モータ３０を制御するモータ制御装置の一例であるモータ制御部１２と、を備える。運転指令部１１は、例えば、図示しないセンサにより取得される室内温度及び室外温度、ユーザにより設定される目標温度に基づきモータ３０の目標回転速度Ｓω０を演算し、その演算した目標回転速度Ｓω０をモータ制御部１２に出力する。 The control unit 10 is composed of a microcomputer, and is a storage unit 10a including a processing unit such as a CPU (Central Processing Unit) and a ROM (Read Only Memory) for storing a program for executing processing by the processing unit. To be equipped.
As shown in FIG. 1, the control unit 10 is an operation command unit 11 that commands the operation of the air conditioner 1 based on an operation of a remote controller (not shown) by the user, and a motor control that is an example of a motor control device that controls the motor 30. A unit 12 is provided. The operation command unit 11 calculates the target rotation speed Sω0 of the motor 30 based on, for example, the indoor temperature and the outdoor temperature acquired by a sensor (not shown), and the target temperature set by the user, and the calculated target rotation speed Sω0 is used as the motor. Output to the control unit 12.

モータ制御部１２は、ベクトル制御によりモータ３０を制御する。モータ制御部１２は、モータ３０の起動時に、位置決めモード、同期運転モード及びフィードバック運転モードの順で制御モードを切り替える。位置決めモードは、モータ３０の特定の相のコイル３０ｃに直流電流を供給することによりロータ３０ａの位置を固定する制御モードである。また、同期運転モードは、後述する位相差Δθに応じてモータ３０に所定の振幅の電流を流しながら、インバータ２０の出力周波数を徐々に上げて、モータ３０を所定の回転速度まで加速させる制御モードである。また、フィードバック運転モードは、モータ３０の回転角度情報を用いてモータ３０の回転速度を制御する制御モードである。 The motor control unit 12 controls the motor 30 by vector control. When the motor 30 is started, the motor control unit 12 switches the control mode in the order of the positioning mode, the synchronous operation mode, and the feedback operation mode. The positioning mode is a control mode in which the position of the rotor 30a is fixed by supplying a direct current to the coil 30c of a specific phase of the motor 30. Further, the synchronous operation mode is a control mode in which the output frequency of the inverter 20 is gradually increased to accelerate the motor 30 to a predetermined rotation speed while passing a current having a predetermined amplitude through the motor 30 according to the phase difference Δθ described later. Is. Further, the feedback operation mode is a control mode in which the rotation speed of the motor 30 is controlled by using the rotation angle information of the motor 30.

図２を参照しつつ、制御モードがフィードバック運転モードにあるときのモータ制御部１２の機能的構成について説明する。
モータ制御部１２は、制御モードがフィードバック運転モードにあるとき、機能ブロックとして、速度制御部１２ａと、ｄ軸電流指令演算部１２ｂと、電流制御部１２ｃと、電圧変換部１２ｄと、ＰＷＭ信号生成部１２ｅと、トルク制御部１２ｆと、角度・速度推定制御部１２ｇと、電流変換部１２ｈと、３相電流演算部１２ｉと、を備える。 The functional configuration of the motor control unit 12 when the control mode is the feedback operation mode will be described with reference to FIG.
When the control mode is in the feedback operation mode, the motor control unit 12 includes a speed control unit 12a, a d-axis current command calculation unit 12b, a current control unit 12c, a voltage conversion unit 12d, and a PWM signal generation as functional blocks. A unit 12e, a torque control unit 12f, an angle / speed estimation control unit 12g, a current conversion unit 12h, and a three-phase current calculation unit 12i are provided.

３相電流演算部１２ｉは、電流センサ３５ｖ、３５ｗを通じてＶ相、Ｗ相の電流Ｉｖ，Ｉｗの値を取得する。そして、３相電流演算部１２ｉは、その取得した電流Ｉｖ，Ｉｗの値に基づき、３相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの和がゼロとなることを利用してＵ相の電流Ｉｕの値を演算する。この際、３相電流演算部１２ｉは、例えば、複数回にわたって電流Ｉｖ，Ｉｗの値を取得し、その平均値をとる。また、３相電流演算部１２ｉは、例えば、インバータ２０からの過電流検知信号Ｓｐ２に基づき過電流が発生しているときにはそのときの電流Ｉｖ，Ｉｗの値を含めずに平均値をとる。 The three-phase current calculation unit 12i acquires the values of the V-phase and W-phase currents Iv and Iw through the current sensors 35v and 35w. Then, the three-phase current calculation unit 12i sets the value of the U-phase current Iu by utilizing the fact that the sum of the three-phase currents Iu, Iv, and Iw becomes zero based on the acquired current Iv and Iw values. Calculate. At this time, the three-phase current calculation unit 12i acquires the values of the currents Iv and Iw a plurality of times, and takes the average value thereof. Further, for example, when an overcurrent is generated based on the overcurrent detection signal Sp2 from the inverter 20, the three-phase current calculation unit 12i takes an average value without including the values of the currents Iv and Iw at that time.

電流変換部１２ｈは、３相電流演算部１２ｉによって演算された３相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを２相のｑ軸電流Ｉｑとｄ軸電流Ｉｄに座標変換する。なお、ｑ軸電流Ｉｑはモータ３０のトルク成分であり、ｄ軸電流Ｉｄはモータ３０の磁束成分である。 The current conversion unit 12h coordinates-converts the three-phase currents Iu, Iv, and Iw calculated by the three-phase current calculation unit 12i into the two-phase q-axis current Iq and the d-axis current Id. The q-axis current Iq is a torque component of the motor 30, and the d-axis current Id is a magnetic flux component of the motor 30.

角度・速度推定制御部１２ｇは、電流変換部１２ｈにより変換されたｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄと、後述する電流制御部１２ｃにより演算されるｑ軸電圧指令値Ｖｑ及びｄ軸電圧指令値Ｖｄとに基づき、モータ３０の角度θ（回転位置）を推定する。また、角度・速度推定制御部１２ｇは、推定されたモータ３０の角度θを微分することで回転速度情報であるモータ３０の回転速度ωを推定する。 The angle / speed estimation control unit 12g includes the q-axis current Iq and the d-axis current Id converted by the current conversion unit 12h, and the q-axis voltage command value Vq and the d-axis voltage command value calculated by the current control unit 12c described later. The angle θ (rotational position) of the motor 30 is estimated based on Vd. Further, the angle / speed estimation control unit 12g estimates the rotation speed ω of the motor 30, which is the rotation speed information, by differentiating the estimated angle θ of the motor 30.

速度制御部１２ａは、モータ３０の回転速度ωを運転指令部１１からの目標回転速度Ｓω０に一致させるべく目標ｑ軸電流Ｉｑ＊を演算するフィードバック制御を行う。例えば、速度制御部１２ａは、目標回転速度Ｓω０と回転速度ωとの偏差ΔＥ（ΔＥ＝Ｓω０−ω）を求める。そして、速度制御部１２ａは、偏差ΔＥに基づくＰＩ制御により、目標ｑ軸電流Ｉｑ＊を、Ｉｑ＊＝ｋ１・ΔＥ＋ｋ２∫ΔＥｄｔにより求める。なお、ｋ１は比例要素のフィードバックゲインであり、ｋ２は積分要素のフィードバックゲインである。また、速度制御部１２ａが行うフィードバック制御は、ＰＩ制御に限られず、Ｐ（比例）、Ｉ（積分）、Ｄ（微分）のうち少なくともいずれかを用いた制御であってもよい。 The speed control unit 12a performs feedback control for calculating the target q-axis current Iq * so that the rotation speed ω of the motor 30 matches the target rotation speed Sω0 from the operation command unit 11. For example, the speed control unit 12a obtains the deviation ΔE (ΔE = Sω0−ω) between the target rotation speed Sω0 and the rotation speed ω. Then, the speed control unit 12a obtains the target q-axis current Iq * by Iq * = k1 · ΔE + k2∫ΔEdt by PI control based on the deviation ΔE. Note that k1 is the feedback gain of the proportional element, and k2 is the feedback gain of the integrating element. Further, the feedback control performed by the speed control unit 12a is not limited to PI control, and may be control using at least one of P (proportional), I (integral), and D (differential).

トルク制御部１２ｆは、角度・速度推定制御部１２ｇからの回転速度ωと、電流変換部１２ｈにより変換されたｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄとに基づき、トルク補正電流Ｉｑ＊’を演算する。加算器１４ａは、このトルク補正電流Ｉｑ＊’と速度制御部１２ａによって演算された目標ｑ軸電流Ｉｑ＊とを加算する。これにより目標ｑ軸電流Ｉｑ＊’’が演算される。このトルク補正電流Ｉｑ＊’は、トルク脈動による負荷変動が生じた場合であってもモータ３０の回転速度ωを安定させる値に設定される。 The torque control unit 12f calculates the torque correction current Iq *'based on the rotation speed ω from the angle / velocity estimation control unit 12g and the q-axis current Iq and the d-axis current Id converted by the current conversion unit 12h. .. The adder 14a adds the torque correction current Iq *'and the target q-axis current Iq * calculated by the speed control unit 12a. As a result, the target q-axis current Iq * ″ is calculated. The torque correction current Iq *'is set to a value that stabilizes the rotational speed ω of the motor 30 even when the load fluctuates due to torque pulsation.

ｄ軸電流指令演算部１２ｂは、予め記憶されるテーブルに基づき目標ｑ軸電流Ｉｑ＊’’に対応する目標ｄ軸電流Ｉｄ＊を演算する。目標ｑ軸電流Ｉｑ＊’’に対する目標ｄ軸電流Ｉｄ＊の設定により、モータ３０の出力トルクを最大とする最大トルク制御、モータ３０の磁束を減少させることでモータ３０の誘起電圧を抑えてモータ３０の回転速度ωを上げる弱め磁束制御等の各種制御が可能となる。 The d-axis current command calculation unit 12b calculates the target d-axis current Id * corresponding to the target q-axis current Iq * ″ based on the table stored in advance. By setting the target d-axis current Id * with respect to the target q-axis current Iq *'', the maximum torque control that maximizes the output torque of the motor 30 and the induced voltage of the motor 30 are suppressed by reducing the magnetic flux of the motor 30. Various controls such as weakening magnetic flux control for increasing the rotation speed ω of 30 are possible.

電流制御部１２ｃは、現在のｑ軸電流Ｉｑを目標ｑ軸電流Ｉｑ＊’’に一致させるためのｑ軸電圧指令値Ｖｑと、現在のｄ軸電流Ｉｄを目標ｄ軸電流Ｉｄ＊に一致させるためのｄ軸電圧指令値Ｖｄと、を演算する。この際、電流制御部１２ｃは、上記速度制御部１２ａと同様の計算手法によりＰＩ制御を行ってもよいし、その他ＰＤ、ＰＩＤ等のフィードバック制御を行ってもよい。 The current control unit 12c matches the q-axis voltage command value Vq for matching the current q-axis current Iq with the target q-axis current Iq *'' and the current d-axis current Id with the target d-axis current Id *. The d-axis voltage command value Vd for this is calculated. At this time, the current control unit 12c may perform PI control by the same calculation method as the speed control unit 12a, or may perform other feedback control such as PD and PID.

電圧変換部１２ｄは、ｑ軸電圧指令値Ｖｑとｄ軸電圧指令値ＶｄをＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに座標変換する。 The voltage conversion unit 12d converts the q-axis voltage command value Vq and the d-axis voltage command value Vd into the U-phase, V-phase, and W-phase voltage command values Vu, Vv, and Vw.

ＰＷＭ信号生成部１２ｅは、電圧変換部１２ｄにより座標変換されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに応じて直流電圧をパルス幅変調することでＰＷＭ信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを生成する。ＰＷＭ信号生成部１２ｅは、このＰＷＭ信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗをインバータ２０に出力する。以上、制御モードがフィードバック運転モードにあるときのモータ制御部１２の機能的構成の説明を終了する。 The PWM signal generation unit 12e pulse-width-modulates the DC voltage according to the voltage command values Vu, Vv, Vw of the U-phase, V-phase, and W-phase coordinate-converted by the voltage conversion unit 12d, thereby performing the PWM signal Su, Sv. , Sw is generated. The PWM signal generation unit 12e outputs the PWM signals Su, Sv, Sw to the inverter 20. This completes the description of the functional configuration of the motor control unit 12 when the control mode is in the feedback operation mode.

次に、図３を参照しつつ、制御モードが同期運転モードにあるときのモータ制御部１２の機能的構成について説明する。
モータ制御部１２は、制御モードが同期運転モードにあるとき、機能ブロックとして、電流制御部１２ｃと、電圧変換部１２ｄと、ＰＷＭ信号生成部１２ｅと、電流変換部１２ｈと、３相電流演算部１２ｉと、角度演算部１２ｍと、ｑ軸電流ゼロ固定部１２ｐと、位相差制御部１４と、を備える。電流制御部１２ｃ、電圧変換部１２ｄ、ＰＷＭ信号生成部１２ｅ、電流変換部１２ｈ及び３相電流演算部１２ｉは、上述したフィードバック運転モードと同様の機能部であるため、それらの説明を省略する。 Next, with reference to FIG. 3, the functional configuration of the motor control unit 12 when the control mode is the synchronous operation mode will be described.
When the control mode is the synchronous operation mode, the motor control unit 12 has, as functional blocks, a current control unit 12c, a voltage conversion unit 12d, a PWM signal generation unit 12e, a current conversion unit 12h, and a three-phase current calculation unit. It includes 12i, an angle calculation unit 12m, a q-axis current zero fixing unit 12p, and a phase difference control unit 14. Since the current control unit 12c, the voltage conversion unit 12d, the PWM signal generation unit 12e, the current conversion unit 12h, and the three-phase current calculation unit 12i have the same functional units as the feedback operation mode described above, their description will be omitted.

角度演算部１２ｍは、目標回転速度Ｓω０を積分することによりモータ３０の角度θを演算し、その演算した角度θを電圧変換部１２ｄおよび電流変換部１２ｈに出力する。 The angle calculation unit 12m calculates the angle θ of the motor 30 by integrating the target rotation speed Sω0, and outputs the calculated angle θ to the voltage conversion unit 12d and the current conversion unit 12h.

位相差制御部１４は、位相差演算部１２ｊと、補正値決定部１２ｋと、ｄ軸電流固定部１２ｎと、加算器１５と、を備える。 The phase difference control unit 14 includes a phase difference calculation unit 12j, a correction value determination unit 12k, a d-axis current fixing unit 12n, and an adder 15.

位相差演算部１２ｊは、電流変換部１２ｈにより座標変換された２相のｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄと、電流制御部１２ｃにより演算されるｑ軸電圧指令値Ｖｑ及びｄ軸電圧指令値Ｖｄと、目標回転速度Ｓω０とに基づき位相差Δθを演算し、演算した位相差Δθを補正値決定部１２ｋに出力する。位相差Δθは、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、電流ベクトルＢとｄ軸とがなす角度である。このｄ軸は、ロータ３０ａに対応付けられたロータ軸に相当する。位相差演算部１２ｊは、下記の式により位相差Δθを算出する。なお、ここでは、下記の式において、ωには目標回転速度Ｓω０が入力される。

Ｒａ：モータ巻き線抵抗
Ｌｄ：モータｄ軸インダクタンス
Ｌｑ：モータｑ軸インダクタンス
Ψｆ：ロータ（ＩＰＭ）磁束鎖交数
Ｒａ、Ｌｄ、Ｌｑ及びΨｆは予め決まる固定値であり、上記式において、「＾」は推定値を意味する。 The phase difference calculation unit 12j includes a two-phase q-axis current Iq and a d-axis current Id coordinate-converted by the current conversion unit 12h, and a q-axis voltage command value Vq and a d-axis voltage command value calculated by the current control unit 12c. The phase difference Δθ is calculated based on Vd and the target rotation speed Sω0, and the calculated phase difference Δθ is output to the correction value determining unit 12k. The phase difference Δθ is an angle formed by the current vector B and the d-axis, as shown in FIGS. 5A to 5D. This d-axis corresponds to the rotor shaft associated with the rotor 30a. The phase difference calculation unit 12j calculates the phase difference Δθ by the following formula. Here, in the following equation, the target rotation speed Sω0 is input to ω.

Ra: Motor winding resistance Ld: Motor d-axis inductance Lq: Motor q-axis inductance Ψf: Rotor (IPM) magnetic flux chain crossing Ra, Ld, Lq and Ψf are fixed values that are predetermined and are "^" in the above equation. Means an estimated value.

補正値決定部１２ｋは、位相差演算部１２ｊにより演算された位相差Δθに基づき補正値Ｆを決定し、その決定した補正値Ｆを加算器１５に出力する。補正値決定部１２ｋの処理内容については後述する。 The correction value determination unit 12k determines the correction value F based on the phase difference Δθ calculated by the phase difference calculation unit 12j, and outputs the determined correction value F to the adder 15. The processing content of the correction value determination unit 12k will be described later.

ｄ軸電流固定部１２ｎは、目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’の基礎値Ｃを加算器１５に出力する。基礎値Ｃは、想定される負荷状態のなかでも最も負荷が重い重負荷状態でもモータ３０のロータ３０ａが回転可能なｄ軸電流値に設定される。 The d-axis current fixing unit 12n outputs the basic value C of the target d-axis current Id *'to the adder 15. The basic value C is set to a d-axis current value at which the rotor 30a of the motor 30 can rotate even in a heavy load state where the load is the heaviest among the assumed load states.

ｑ軸電流ゼロ固定部１２ｐは、目標ｑ軸電流Ｉｑ＊を０Ａに固定したうえで電流制御部１２ｃに出力する。 The q-axis current zero fixing unit 12p fixes the target q-axis current Iq * to 0A and then outputs the current to the current control unit 12c.

加算器１５は、基礎値Ｃと補正値Ｆとを加算することにより目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’を算出し、その算出した目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’を電流制御部１２ｃに出力する。すなわち、加算器１５は、以下の式により目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’を算出する。
Ｉｄ＊’＝Ｃ＋Ｆ The adder 15 calculates the target d-axis current Id *'by adding the basic value C and the correction value F, and outputs the calculated target d-axis current Id *'to the current control unit 12c. That is, the adder 15 calculates the target d-axis current Id *'by the following formula.
Id *'= C + F

図４のフローチャートに沿って、同期運転モードを実行するための同期運転処理の手順について説明する。
モータ制御部１２は、同期運転処理を開始すると、基礎値Ｃを目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’として電流制御部１２ｃに出力することによりモータ３０を駆動させる（ステップＳ１０１）。すなわち、このとき、補正値Ｆは０Ａである。そして、モータ制御部１２は、モータ３０の駆動開始から規定時間Ｔが経過するのを待ち（ステップＳ１０２：ＮＯ）、この規定時間Ｔが経過した旨判別したとき（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、位相差Δθを演算する（ステップＳ１０３）。この規定時間Ｔは、実験又はシミュレーションにより、図５（ａ）に示す位相差Δθが同期運転モードの開始時の０°から、図５（ｃ）に示す第１の角度αを超えると予想される時間に設定される。 The procedure of the synchronous operation process for executing the synchronous operation mode will be described with reference to the flowchart of FIG.
When the synchronous operation process is started, the motor control unit 12 drives the motor 30 by outputting the basic value C as the target d-axis current Id *'to the current control unit 12c (step S101). That is, at this time, the correction value F is 0A. Then, the motor control unit 12 waits for the specified time T to elapse from the start of driving the motor 30 (step S102: NO), and when it is determined that the specified time T has passed (step S102: YES), the phase difference Calculate Δθ (step S103). This specified time T is expected to exceed the first angle α shown in FIG. 5 (c) from 0 ° at the start of the synchronous operation mode by the phase difference Δθ shown in FIG. 5 (a) by experiments or simulations. It is set to the time.

次に、位相差制御部１４は、位相差Δθが第１の角度α以上、かつ第２の角度β以下となるように位相差Δθを制御する（ステップＳ１０３〜Ｓ１０７）。図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１の角度αは、ｄ軸を基準として第２の角度βよりも小さい角度に設定されている。第１の角度αは、実験又はシミュレーションにより、想定される負荷状態のなかでも最も負荷が軽い軽負荷状態においてモータ３０が制御的にオーバーシュート、発振又は発散しない位相差Δθに基づき設定される。第２の角度βは、実験又はシミュレーションにより、想定される負荷状態のなかでも最も負荷が重い重負荷状態においてモータ３０が脱調しない位相差Δθに基づき設定される。よって、位相差Δθが第１の角度α以上、かつ第２の角度β以下の角度にあるときには、モータ３０を制御する際にオーバーシュート、脱調、発振及び発散が発生しづらく、モータ３０を安定的に動作させることができる。 Next, the phase difference control unit 14 controls the phase difference Δθ so that the phase difference Δθ is equal to or greater than the first angle α and equal to or less than the second angle β (steps S103 to S107). As shown in FIGS. 5A to 5D, the first angle α is set to an angle smaller than the second angle β with respect to the d-axis. The first angle α is set by experiment or simulation based on the phase difference Δθ in which the motor 30 does not overshoot, oscillate, or diverge in a light load state with the lightest load among the assumed load states. The second angle β is set by an experiment or a simulation based on the phase difference Δθ in which the motor 30 does not step out in the heavy load state where the load is the heaviest among the assumed load states. Therefore, when the phase difference Δθ is at an angle equal to or greater than the first angle α and equal to or less than the second angle β, overshoot, step-out, oscillation, and divergence are unlikely to occur when controlling the motor 30, and the motor 30 is operated. It can be operated stably.

図４に戻って、補正値決定部１２ｋは、演算した位相差Δθが第１の角度αよりも小さいか否かを判別する（ステップＳ１０４）。
補正値決定部１２ｋは、位相差Δθが第１の角度αよりも小さい旨判別すると（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、補正値Ｆを予め設定される規定値Ｇだけ小さくすることにより目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’を小さくする（ステップＳ１０５）。目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’が小さくなることにより、モータ電流が小さくなり、これにより位相差Δθが大きくなる。規定値Ｇは、モータ電流の急激な変動によりモータ３０の動作が不安定とならない程度の値に実験等により設定される。
すなわち、当該ステップＳ１０４においては、補正値決定部１２ｋは、以下の式により現在の補正値Ｆから新たな補正値Ｆ’を算出し、その新たな補正値Ｆ’を補正値Ｆとして加算器１５に出力する。
Ｆ’＝Ｆ−Ｇ Returning to FIG. 4, the correction value determining unit 12k determines whether or not the calculated phase difference Δθ is smaller than the first angle α (step S104).
When the correction value determination unit 12k determines that the phase difference Δθ is smaller than the first angle α (step S104: YES), the correction value F is reduced by a preset predetermined value G to reduce the target d-axis current Id. *'Become small (step S105). As the target d-axis current Id *'becomes smaller, the motor current becomes smaller, which increases the phase difference Δθ. The specified value G is set by an experiment or the like to a value at which the operation of the motor 30 does not become unstable due to a sudden fluctuation of the motor current.
That is, in the step S104, the correction value determining unit 12k calculates a new correction value F'from the current correction value F by the following formula, and the new correction value F'is used as the correction value F in the adder 15. Output to.
F'= FG

補正値決定部１２ｋは、位相差Δθが第１の角度α以上である旨判別すると（ステップＳ１０４：ＮＯ）、位相差Δθが第２の角度βよりも大きいか否かを判別する（ステップＳ１０６）。
補正値決定部１２ｋは、位相差Δθが第２の角度βよりも大きい旨判別すると（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、補正値Ｆを規定値Ｇだけ大きくすることにより目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’を大きくする（ステップＳ１０７）。目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’が大きくなることにより、モータ電流が大きくなり、これにより位相差Δθが小さくなる。
すなわち、当該ステップＳ１０７においては、補正値決定部１２ｋは、以下の式により現在の補正値Ｆから新たな補正値Ｆ’を算出し、その新たな補正値Ｆ’を補正値Ｆとして加算器１５に出力する。
Ｆ’＝Ｆ＋Ｇ
本例では、当該ステップＳ１０７における規定値Ｇと上記ステップＳ１０４における規定値Ｇは同一値に設定されているが、これに限らず、実験又はシミュレーションに基づき異なる値に設定されてもよい。 When the correction value determining unit 12k determines that the phase difference Δθ is equal to or greater than the first angle α (step S104: NO), it determines whether or not the phase difference Δθ is larger than the second angle β (step S106). ).
When the correction value determining unit 12k determines that the phase difference Δθ is larger than the second angle β (step S106: YES), the target d-axis current Id *'is increased by increasing the correction value F by the specified value G. (Step S107). As the target d-axis current Id *'becomes larger, the motor current becomes larger, which causes the phase difference Δθ to become smaller.
That is, in the step S107, the correction value determining unit 12k calculates a new correction value F'from the current correction value F by the following formula, and the new correction value F'is used as the correction value F in the adder 15. Output to.
F'= F + G
In this example, the specified value G in step S107 and the specified value G in step S104 are set to the same value, but the present invention is not limited to this, and different values may be set based on experiments or simulations.

補正値決定部１２ｋは、上記ステップＳ１０７の処理後、同期運転モードが終了しているか否かを判別する（ステップＳ１０８）。
一方、補正値決定部１２ｋは、位相差Δθが第２の角度β以下である旨判別すると（ステップＳ１０６：ＮＯ）、位相差Δθが第１の角度α以上、かつ第２の角度β以下であるとして、上記ステップＳ１０７の処理を経ることなく、すなわちモータ電流を現状に維持したまま上記ステップＳ１０８の処理に移行する。
補正値決定部１２ｋは、同期運転モードが終了していない旨判別すると（ステップＳ１０８：ＮＯ）、上記ステップＳ１０３の処理に戻る。これにより、位相差制御部１４は、同期運転モードにあるとき、ステップＳ１０３〜Ｓ１０８の処理を繰り返すことにより、位相差Δθを第１の角度α以上、かつ第２の角度β以下に制御する。
補正値決定部１２ｋは、同期運転モードが終了した旨判別すると（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、当該フローチャートに係る同期運転処理を終了する。モータ制御部１２は、同期運転処理の終了後、フィードバック運転モードを開始する。 After the process of step S107, the correction value determining unit 12k determines whether or not the synchronous operation mode has ended (step S108).
On the other hand, when the correction value determining unit 12k determines that the phase difference Δθ is equal to or less than the second angle β (step S106: NO), the phase difference Δθ is equal to or greater than the first angle α and equal to or less than the second angle β. If there is, the process proceeds to the process of step S108 without going through the process of step S107, that is, while maintaining the motor current as it is.
When the correction value determining unit 12k determines that the synchronous operation mode has not ended (step S108: NO), the process returns to the process of step S103. As a result, the phase difference control unit 14 controls the phase difference Δθ to be equal to or greater than the first angle α and equal to or less than the second angle β by repeating the processes of steps S103 to S108 when in the synchronous operation mode.
When the correction value determining unit 12k determines that the synchronous operation mode has ended (step S108: YES), the correction value determining unit 12k ends the synchronous operation process according to the flowchart. The motor control unit 12 starts the feedback operation mode after the synchronous operation process is completed.

次に、図５（ａ）〜（ｄ）を参照しつつ、位置決めモード及び同期運転モードの際の作用について説明する。
位置決めモードの際、モータ制御部１２は、位置決め電流を初期電流としてモータ３０のコイル３０ｃの特定の相に供給する。これにより、図５（ａ）に示すように、モータ３０のロータ３０ａは固定される。この際、電流ベクトルＢは、ｄ軸に沿った方向となり、位相差Δθは０°となる。この位置決め電流は、モータ３０のロータ３０ａを磁力により固定することができる最小限の電流に設定され、例えば、上述した基礎値Ｃと同一の値に設定される。 Next, the operation in the positioning mode and the synchronous operation mode will be described with reference to FIGS. 5A to 5D.
In the positioning mode, the motor control unit 12 supplies the positioning current as an initial current to a specific phase of the coil 30c of the motor 30. As a result, as shown in FIG. 5A, the rotor 30a of the motor 30 is fixed. At this time, the current vector B is in the direction along the d-axis, and the phase difference Δθ is 0 °. This positioning current is set to the minimum current that can fix the rotor 30a of the motor 30 by magnetic force, and is set to, for example, the same value as the above-mentioned basic value C.

位置決めモードから同期運転モードに制御モードが切り替わると、モータ３０の回転速度が徐々に上昇し、電流ベクトルＢはｄ軸に対して回転する。これにより、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、位相差Δθは第１の角度αを超える。位相差Δθが第１の角度α以上、かつ第２の角度β以下にある場合、目標ｄ軸電流Ｉｄ＊は現状維持される。
この状態から、例えば、負荷が軽くなった場合、図５（ｂ）に示すように、位相差Δθが第１の角度α未満となり得る。負荷が軽くなった場合、発生トルクに対して負荷トルクが小さくなり、発生トルクに使用されない電流が多い状態となっている。この場合、上記ステップＳ１０５の処理により、目標ｄ軸電流Ｉｄ＊が現状よりも小さく設定される。これにより、図５（ｃ）に示すように、位相差Δθは、第１の角度α以上となるように大きくなる。 When the control mode is switched from the positioning mode to the synchronous operation mode, the rotation speed of the motor 30 gradually increases, and the current vector B rotates with respect to the d-axis. As a result, as shown in FIGS. 5 (b) and 5 (c), the phase difference Δθ exceeds the first angle α. When the phase difference Δθ is equal to or greater than the first angle α and equal to or less than the second angle β, the target d-axis current Id * is maintained as it is.
From this state, for example, when the load is lightened, the phase difference Δθ may be less than the first angle α, as shown in FIG. 5 (b). When the load becomes lighter, the load torque becomes smaller than the generated torque, and there is a large amount of current that is not used for the generated torque. In this case, the target d-axis current Id * is set smaller than the current state by the process of step S105. As a result, as shown in FIG. 5C, the phase difference Δθ becomes large so as to be equal to or larger than the first angle α.

一方、例えば、負荷が重くなった場合、図５（ｄ）に示すように、位相差Δθが第２の角度βより大きくなり得る。負荷が重くなった場合、負荷トルクが発生トルクに近い状態となっている。この場合、上記ステップＳ１０７の処理により、目標ｄ軸電流Ｉｄ＊が現状よりも大きく設定される。これにより、図５（ｃ）に示すように、位相差Δθは、第２の角度β以下となるように小さくなる。 On the other hand, for example, when the load becomes heavy, the phase difference Δθ can be larger than the second angle β, as shown in FIG. 5D. When the load becomes heavy, the load torque is close to the generated torque. In this case, the target d-axis current Id * is set to be larger than the current state by the process of step S107. As a result, as shown in FIG. 5C, the phase difference Δθ becomes smaller so as to be equal to or less than the second angle β.

次に、図６を参照しつつ、第１の角度α及び第２の角度βの設定方法について説明する。第１の角度α及び第２の角度βの設定は、例えば、設計段階において設計者により行われる。
まず、第１の角度αの設定方法について説明する。
まず、モータ３０が制御的にオーバーシュート、発振又は発散するおそれがある不安定範囲γａを実験又はシミュレーションにより認定する。不安定範囲γａは、ｄ軸を基準として所定の角度に設定されている。すなわち、電流ベクトルＢが不安定範囲γａ内にあるときには、モータ３０の挙動が不安定になり易く、制御的にオーバーシュート、発振又は発散するおそれがある。第１の角度αは、この不安定範囲γａに余裕範囲γ１を加算することにより設定される。
余裕範囲γ１は、不安定範囲γａに隣接し、不安定範囲γａよりもｄ軸から遠い範囲に形成される。余裕範囲γ１は、電流ベクトルＢが余裕範囲γ１内にあるときにモータ３０が制御的にオーバーシュート、発振又は発散するおそれがない範囲に設定される。電流ベクトルＢが余裕範囲γ１内にあるときに上記ステップＳ１０５に係る目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’を小さくする処理が行われる。このため、第１の角度α以上の電流ベクトルＢが例えば負荷が軽くなることにより余裕範囲γ１を過ぎて不安定範囲γａ内となることが抑制される。 Next, a method of setting the first angle α and the second angle β will be described with reference to FIG. The setting of the first angle α and the second angle β is performed by the designer, for example, at the design stage.
First, a method of setting the first angle α will be described.
First, the unstable range γa in which the motor 30 may overshoot, oscillate, or diverge in a controlled manner is certified by an experiment or a simulation. The unstable range γa is set at a predetermined angle with respect to the d-axis. That is, when the current vector B is within the unstable range γa, the behavior of the motor 30 tends to be unstable, and there is a risk of overshooting, oscillating, or diverging in a controlled manner. The first angle α is set by adding the margin range γ1 to the unstable range γa.
The margin range γ1 is adjacent to the unstable range γa and is formed in a range farther from the d-axis than the unstable range γa. The margin range γ1 is set in a range in which the motor 30 is not likely to overshoot, oscillate, or diverge in a controlled manner when the current vector B is within the margin range γ1. When the current vector B is within the margin range γ1, the process of reducing the target d-axis current Id * ′ according to step S105 is performed. Therefore, it is suppressed that the current vector B having the first angle α or more exceeds the margin range γ1 and falls within the unstable range γa due to, for example, a light load.

次に、第２の角度βの設定方法について説明する。
まず、モータ３０が脱調するおそれがある不安定範囲γｂを実験又はシミュレーションにより認定する。一般的に、負荷が重くなり負荷トルクが駆動トルクよりも大きくなった場合に、ロータ３０ａをコイル３０ｃに引き付けることができなくなり、モータ３０が脱調した状態となる。不安定範囲γｂは、ｑ軸を基準として所定の角度に設定されている。すなわち、電流ベクトルＢが不安定範囲γｂ内にあるときにはモータ３０が脱調するおそれがある。第２の角度βは、この不安定範囲γｂとの間に余裕範囲γ２を挟むように設定される。
余裕範囲γ２は、不安定範囲γｂに隣接し、不安定範囲γｂよりもｄ軸に近い範囲に形成される。余裕範囲γ２は、電流ベクトルＢが余裕範囲γ２内にあるときにモータ３０が脱調するおそれがない範囲に設定される。電流ベクトルＢが余裕範囲γ２内にあるときに上記ステップＳ１０７に係る目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’を大きくする処理が行われる。このため、第２の角度β以下の電流ベクトルＢが例えば負荷が重くなることにより余裕範囲γ２を過ぎて不安定範囲γｂ内となることが抑制される。
以上のように、余裕範囲γ１，γ２が設定されることにより、より確実にモータ３０が脱調、発振及び発散することが抑制される。 Next, a method of setting the second angle β will be described.
First, the unstable range γb at which the motor 30 may step out is certified by an experiment or a simulation. Generally, when the load becomes heavy and the load torque becomes larger than the drive torque, the rotor 30a cannot be attracted to the coil 30c, and the motor 30 is in a stepped-out state. The unstable range γb is set at a predetermined angle with respect to the q-axis. That is, when the current vector B is within the unstable range γb, the motor 30 may step out. The second angle β is set so as to sandwich the margin range γ2 with the unstable range γb.
The margin range γ2 is adjacent to the unstable range γb and is formed in a range closer to the d-axis than the unstable range γb. The margin range γ2 is set to a range in which the motor 30 is not likely to step out when the current vector B is within the margin range γ2. When the current vector B is within the margin range γ2, the process of increasing the target d-axis current Id * ′ according to step S107 is performed. Therefore, it is suppressed that the current vector B having a second angle β or less exceeds the margin range γ2 and falls within the unstable range γb due to, for example, a heavy load.
By setting the margin ranges γ1 and γ2 as described above, it is possible to more reliably suppress the step-out, oscillation, and divergence of the motor 30.

（効果）
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。 (effect)
According to the above-described embodiment, the following effects are obtained.

（１）モータ制御部１２は、目標モータ電流である目標ｄ軸電流Ｉｄ＊及び目標ｑ軸電流Ｉｑ＊に応じたモータ電流をインバータ２０を介してモータ３０に供給する。モータ制御部１２は、同期運転モードにおいて、目標ｄ軸電流Ｉｄ＊'を調整することにより、モータ３０のロータ３０ａに対応付けられたロータ軸であるｄ軸とモータ３０に供給される電流の電流ベクトルＢとがなす角度である位相差Δθを第１の角度α以上、かつ第１の角度αより大きい第２の角度β以下に制御する位相差制御部１４を備える。
この構成によれば、負荷変動に関わらず、位相差制御部１４により位相差Δθが第１の角度α以上、かつ第２の角度β以下に制御される。これにより、同期運転モードにおいて、モータ３０を制御する際のオーバーシュート、発振、発散及び脱調を抑制でき、モータ３０を安定的に動作させることができる。また、負荷に対して過剰なモータ電流が供給されることが抑制されるため、無駄な消費電力を低減することができるとともに、モータ３０の駆動時の騒音、振動が抑制される。さらに、より精度高くモータ３０の制御を行うことができる。
（２）第１の角度αは、想定される負荷状態のなかでも最も負荷が軽い軽負荷状態においてモータ３０が制御的にオーバーシュート、発振又は発散しない位相差Δθに基づき設定され、第２の角度βは想定される負荷状態のなかでも最も負荷が重い重負荷状態においてモータ３０が脱調しない位相差Δθに基づき設定される。
この構成によれば、位相差Δθが第１の角度αよりも小さくなることが抑制され、これにより、モータ３０が制御的にオーバーシュート、発振又は発散することを抑制できる。また、位相差Δθが第２の角度βよりも大きくなることが抑制され、これにより、モータ３０が脱調することを抑制できる。 (1) The motor control unit 12 supplies the motor current corresponding to the target d-axis current Id * and the target q-axis current Iq *, which are the target motor currents, to the motor 30 via the inverter 20. By adjusting the target d-axis current Id *'in the synchronous operation mode, the motor control unit 12 adjusts the d-axis, which is the rotor shaft associated with the rotor 30a of the motor 30, and the current of the current supplied to the motor 30. The phase difference control unit 14 controls the phase difference Δθ, which is an angle formed by the vector B, to be equal to or greater than the first angle α and equal to or less than the second angle β larger than the first angle α.
According to this configuration, the phase difference Δθ is controlled by the phase difference control unit 14 to be equal to or greater than the first angle α and equal to or less than the second angle β regardless of the load fluctuation. Thereby, in the synchronous operation mode, overshoot, oscillation, divergence and step-out when controlling the motor 30 can be suppressed, and the motor 30 can be operated stably. Further, since it is suppressed that an excessive motor current is supplied to the load, unnecessary power consumption can be reduced, and noise and vibration during driving of the motor 30 are suppressed. Further, the motor 30 can be controlled with higher accuracy.
(2) The first angle α is set based on the phase difference Δθ in which the motor 30 does not controlly overshoot, oscillate, or diverge in the light load state where the load is the lightest among the assumed load states, and the second angle α is set. The angle β is set based on the phase difference Δθ in which the motor 30 does not step out in the heavy load state where the load is the heaviest among the assumed load states.
According to this configuration, it is possible to prevent the phase difference Δθ from becoming smaller than the first angle α, thereby suppressing the motor 30 from overshooting, oscillating or diverging in a controlled manner. Further, it is possible to prevent the phase difference Δθ from becoming larger than the second angle β, and thereby it is possible to prevent the motor 30 from stepping out.

（３）位相差制御部１４は、位相差Δθを演算する位相差演算部１２ｊと、位相差演算部１２ｊにより演算された位相差Δθに基づき補正値Ｆを決定する補正値決定部１２ｋと、基礎値Ｃに補正値Ｆを加算することにより目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’を生成する加算部の一例である加算器１４ａと、を備える。
この構成によれば、簡易な構成にて、同期運転モードにおいて、モータ３０を安定的に動作させることができる。 (3) The phase difference control unit 14 includes a phase difference calculation unit 12j that calculates the phase difference Δθ, and a correction value determination unit 12k that determines the correction value F based on the phase difference Δθ calculated by the phase difference calculation unit 12j. An adder 14a, which is an example of an adder that generates a target d-axis current Id *'by adding a correction value F to a base value C, is provided.
According to this configuration, the motor 30 can be stably operated in the synchronous operation mode with a simple configuration.

（４）補正値決定部１２ｋは、演算された位相差Δθが第１の角度αよりも小さい場合、補正値Ｆを現状よりも規定値Ｇだけ小さくし、演算された位相差Δθが第２の角度βよりも大きい場合、補正値Ｆを現状よりも規定値Ｇだけ大きくする。規定値Ｇは、モータ電流の急激な変動によりモータ３０の動作が不安定とならない程度の値に設定される。
この構成によれば、位相差Δθを制御する際に、モータ電流の急変が抑制されるため、モータ３０の動作が不安定となることが抑制される。 (4) When the calculated phase difference Δθ is smaller than the first angle α, the correction value determining unit 12k makes the correction value F smaller than the current value by a specified value G, and the calculated phase difference Δθ is the second. When the angle β is larger than the angle β, the correction value F is made larger than the current value by the specified value G. The specified value G is set to a value that does not make the operation of the motor 30 unstable due to a sudden fluctuation of the motor current.
According to this configuration, when controlling the phase difference Δθ, a sudden change in the motor current is suppressed, so that the operation of the motor 30 is suppressed from becoming unstable.

（５）基礎値Ｃは、想定される負荷状態のなかでも最も負荷が重い重負荷状態においてモータ３０のロータ３０ａが回転可能なモータ電流に対応する値に設定される。モータ制御部１２は、ロータ３０ａの位置を固定する位置決めモードから同期運転モードに切り替わったとき基礎値Ｃを目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’に設定する。
この構成によれば、同期運転モードの開始後、円滑にロータ３０ａを回転させることができ、迅速に位相差演算部１２ｊにより位相差Δθを演算可能となる。 (5) The basic value C is set to a value corresponding to the motor current in which the rotor 30a of the motor 30 can rotate in the heavy load state where the load is the heaviest among the assumed load states. The motor control unit 12 sets the basic value C to the target d-axis current Id *'when the positioning mode for fixing the position of the rotor 30a is switched to the synchronous operation mode.
According to this configuration, the rotor 30a can be smoothly rotated after the start of the synchronous operation mode, and the phase difference Δθ can be quickly calculated by the phase difference calculation unit 12j.

（６）空気調和装置１は、モータ制御部１２と、インバータ２０と、モータ３０と、モータ３０により駆動されるコンプレッサ４０と、コンプレッサ４０により圧縮された冷媒を利用して温度を調整する空調部６０と、を備える。
この構成によれば、空気調和装置１においては動作環境又は動作条件により負荷変動が発生し易いものの、この負荷変動に応じて位相差Δθが第１の角度α以上、かつ第２の角度β以下となるようにモータ電流が制御され、モータ３０を安定的に動作させることができる。 (6) The air conditioner 1 is an air conditioner that adjusts the temperature by using a motor control unit 12, an inverter 20, a motor 30, a compressor 40 driven by the motor 30, and a refrigerant compressed by the compressor 40. 60 and.
According to this configuration, in the air conditioner 1, load fluctuations are likely to occur depending on the operating environment or operating conditions, but the phase difference Δθ is equal to or greater than the first angle α and equal to or less than the second angle β according to the load fluctuations. The motor current is controlled so that the motor 30 can be operated stably.

（変形例）
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。 (Modification example)
In addition, the said embodiment can be carried out in the following embodiments which modified this as appropriate.

上記実施形態においては、位相差制御部１４は、目標ｑ軸電流Ｉｑ＊を０Ａに固定し、目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’を調整することで位相差Δθを第１の角度α以上、かつ第２の角度β以下に制御していたが、これに限らず、目標ｑ軸電流Ｉｑ＊のみ又は目標ｑ軸電流Ｉｑ＊及び目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’の両方を調整することにより位相差Δθを第１の角度α以上、かつ第２の角度β以下に制御してもよい。 In the above embodiment, the phase difference control unit 14 fixes the target q-axis current Iq * to 0A and adjusts the target d-axis current Id *'to adjust the phase difference Δθ to the first angle α or more and the first angle α or more. The angle was controlled to be β or less of 2, but not limited to this, the phase difference Δθ can be adjusted by adjusting only the target q-axis current Iq * or both the target q-axis current Iq * and the target d-axis current Id *'. It may be controlled to be equal to or more than the first angle α and less than or equal to the second angle β.

上記実施形態においては、図４の同期運転処理において、モータ制御部１２は、モータ３０を駆動させた後（ステップＳ１０１）、規定時間Ｔが経過したとき（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、位相差Δθを演算していたが（ステップＳ１０３）、当該ステップＳ１０２の処理が省略されてもよい。この場合、例えば、モータ制御部１２は、モータ３０を駆動させるとともに（ステップＳ１０１）、位相差Δθの演算を開始し、その位相差Δθが第１の角度αを超えた旨判別したときにステップＳ１０４以降の処理に移行してもよい。 In the above embodiment, in the synchronous operation process of FIG. 4, the motor control unit 12 causes the phase difference Δθ when the specified time T elapses after driving the motor 30 (step S101) (step S102: YES). Although the calculation was performed (step S103), the process of the step S102 may be omitted. In this case, for example, the motor control unit 12 drives the motor 30 (step S101), starts the calculation of the phase difference Δθ, and determines that the phase difference Δθ exceeds the first angle α. The process may be shifted to S104 or later.

上記実施形態においては、ロータ３０ａに対応付けられたロータ軸はｄ軸であったが、これに限らず、ｑ軸であってもよい。 In the above embodiment, the rotor axis associated with the rotor 30a is the d-axis, but the rotor axis is not limited to this and may be the q-axis.

上記実施形態においては、モータ制御部１２は、同期運転モードを開始した後、基礎値Ｃを目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’として電流制御部１２ｃに出力していたが、同期運転モードを開始した後、目標ｄ軸電流Ｉｄ＊’をゼロから基礎値Ｃまで徐々に上昇させてもよい。 In the above embodiment, the motor control unit 12 outputs the basic value C as the target d-axis current Id *'to the current control unit 12c after starting the synchronous operation mode, but after starting the synchronous operation mode. , The target d-axis current Id *'may be gradually increased from zero to the basic value C.

上記実施形態においては、位相差演算部１２ｊは、計算式により位相差Δθを演算していたが、ｑ軸電流及びｄ軸電流等に対応する位相差Δθが記憶されたデータテーブルを参照して位相差Δθを求めてもよい。 In the above embodiment, the phase difference calculation unit 12j calculates the phase difference Δθ by the calculation formula, but refers to the data table in which the phase difference Δθ corresponding to the q-axis current, the d-axis current, and the like is stored. The phase difference Δθ may be obtained.

上記実施形態においては、モータ制御部１２は、電流センサ３５ｖ、３５ｗの検出結果に基づきモータ３０を制御していたが、電流センサ３５ｖ、３５ｗを省略してもよい。この場合、モータ制御部１２は、シャント抵抗１９からの電流検出信号Ｓｐ１とＰＷＭスイッチングパターンとに基づき３相の交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを復元してもよい。 In the above embodiment, the motor control unit 12 controls the motor 30 based on the detection results of the current sensors 35v and 35w, but the current sensors 35v and 35w may be omitted. In this case, the motor control unit 12 may restore the three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw based on the current detection signal Sp1 from the shunt resistor 19 and the PWM switching pattern.

上記実施形態においては、モータ３０は回転角度センサレスであったが、回転角度センサが設けられていてもよい。 In the above embodiment, the motor 30 does not have a rotation angle sensor, but a rotation angle sensor may be provided.

上記実施形態において、モータ制御部１２は、空気調和装置１に搭載されるモータ３０を駆動させていたが、空気調和装置１に限らず、その他の機器に搭載されるモータ３０を駆動させてもよい。 In the above embodiment, the motor control unit 12 drives the motor 30 mounted on the air conditioner 1, but it is not limited to the air conditioner 1 and may drive the motor 30 mounted on other devices. Good.

１空気調和装置
１０制御部
１１運転指令部
１２モータ制御部
１２ａ速度制御部
１２ｂｄ軸電流指令演算部
１２ｃ電流制御部
１２ｄ電圧変換部
１２ｅＰＷＭ信号生成部
１２ｆトルク制御部
１２ｇ角度・速度推定制御部
１２ｈ電流変換部
１２ｉ３相電流演算部
１２ｊ位相差演算部
１２ｋ補正値決定部
１２ｍ角度演算部
１２ｎｄ軸電流固定部
１２ｐｑ軸電流ゼロ固定部
１４位相差制御部
１４ａ，１５加算器
１９シャント抵抗
２０インバータ
３０モータ
３０ａロータ
３０ｃコイル
４０コンプレッサ
５０電源
６０空調部
Δθ 位相差
γ１，γ２余裕範囲
γａ，γｂ不安定範囲
Ｂ電流ベクトル
Ｃ基礎値
Ｆ，Ｆ’ 補正値
Ｇ規定値 1 Air conditioner 10 Control unit 11 Operation command unit 12 Motor control unit 12a Speed control unit 12b d-axis current command calculation unit 12c Current control unit 12d Voltage conversion unit 12e PWM signal generation unit 12f Torque control unit 12g Angle / speed estimation control unit 12h Current conversion unit 12i 3-phase current calculation unit 12j Phase difference calculation unit 12k Correction value determination unit 12m Angle calculation unit 12n d-axis current fixing unit 12p q-axis current zero fixing unit 14 Phase difference control unit 14a, 15 Adder 19 Shunt resistance 20 Inverter 30 Motor 30a Rotor 30c Coil 40 Compressor 50 Power supply 60 Air conditioning unit Δθ Phase difference γ1, γ2 Margin range γa, γb Unstable range B Current vector C Basic value F, F'Correction value G Specified value

Claims

A motor control device that supplies a motor current corresponding to a target d-axis current value and a target q-axis current value to a motor via an inverter.
In the synchronous operation mode, by adjusting the target d-axis current value while setting the target q-axis current value to 0, the current of the rotor shaft associated with the rotor of the motor and the current supplied to the motor. A phase difference control unit for controlling the phase difference, which is an angle formed by the vector, at least the first angle and at least the second angle larger than the first angle is provided .
The phase difference control unit
The phase difference calculation unit that calculates the phase difference and
A correction value determination unit that determines a correction value of the target d-axis current value based on the phase difference calculated by the phase difference calculation unit.
An addition unit for adding the correction value to the basic value of the target d-axis current value to obtain the target d-axis current value is provided.
When the calculated phase difference is smaller than the first angle, the correction value determining unit reduces the corrected value by a specified value, and when the calculated phase difference is larger than the second angle. , Executes a correction process that increases the correction value by a specified value.
Motor control device.

The correction value determining unit does not execute the correction process until the specified time elapses from the start of the synchronous operation mode, but executes the correction process after the specified time elapses.
The specified time is preset as a time expected to take from the start of the synchronous operation mode until the phase difference becomes equal to or larger than the first angle.
The motor control device according to claim 1.

The first angle is set based on the phase difference in which the motor does not controlally overshoot, oscillate, or diverge in the light load state where the load is the lightest among the assumed load states.
The second angle is set based on the phase difference in which the motor does not step out in the heavy load state where the load is the heaviest among the assumed load states.
The motor control device according to claim 1 or 2.

The basic value is set to a value corresponding to the motor current in which the rotor of the motor can rotate in the heavy load state where the load is the heaviest among the assumed load states.
The motor control device sets the basic value as the target d-axis current value when switching from the positioning mode for fixing the position of the rotor to the synchronous operation mode.
The motor control device according to any one of claims 1 to 3.

The motor control device according to any one of claims 1 to 4.
With the inverter
With the motor
The compressor driven by the motor and
An air conditioner that adjusts the temperature using the refrigerant compressed by the compressor,
To prepare
Air conditioner.