JP7497695B2 - Motor Control Device - Google Patents

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Description

本発明は、センサレスでモータを起動するモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device that starts a motor without a sensor.

従来、センサレスでモータを起動するようにした装置では、起動開始時にロータの位置を推定しない同期運転を行った後、ロータの位置を推定する定常運転へ移行している。例えば、モータ起動時に位相調整区間を設け、ロータの位置を推定しない同期運転からロータの位置を推定するベクトル制御に確実に移行するようにした方法(例えば、特許文献1参照。)が提案されている。また、モータの起動時に外力によってロータが逆転方向に回転している場合にロータを逆転方向に起動し、ロータを引き込んでから、正転方向に回転させる方法(例えば、特許文献2参照。)等も提案されている。 Conventionally, in devices that start a motor without a sensor, synchronous operation is performed at the beginning of startup without estimating the rotor position, and then the system transitions to steady operation in which the rotor position is estimated. For example, a method has been proposed in which a phase adjustment section is provided at motor startup to ensure a transition from synchronous operation in which the rotor position is not estimated to vector control in which the rotor position is estimated (see, for example, Patent Document 1). In addition, a method has been proposed in which, if the rotor is rotating in the reverse direction due to an external force at motor startup, the rotor is started in the reverse direction, the rotor is pulled in, and then the rotor is rotated in the forward direction (see, for example, Patent Document 2).

例えば、空気調和機の室外機は、熱交換器と、熱交換器用のファン(以下では「室外機ファン」と呼ぶことがある)と、室外機ファンを回転させるモータ(以下では「ファンモータ」と呼ぶことがある)とを有する。室外機のファンモータは、ファンモータの起動前に(つまり、ファンモータが停止している間に)、室外機ファンが風などの外力を受けて空転することにより、室外機ファンと共に回転する。室外機ファンが正転方向に空転するときはファンモータも正転方向に回転し、室外機ファンが正転方向とは逆方向、つまり逆転方向に回転するときはファンモータも逆転方向に回転する。 For example, the outdoor unit of an air conditioner has a heat exchanger, a fan for the heat exchanger (hereinafter sometimes referred to as the "outdoor unit fan"), and a motor that rotates the outdoor unit fan (hereinafter sometimes referred to as the "fan motor"). The outdoor unit fan motor rotates together with the outdoor unit fan as the outdoor unit fan rotates idly in response to external forces such as wind before the fan motor is started (i.e. while the fan motor is stopped). When the outdoor unit fan rotates idly in the forward direction, the fan motor also rotates in the forward direction, and when the outdoor unit fan rotates in the opposite direction to the forward direction, i.e. in the reverse direction, the fan motor also rotates in the reverse direction.

特許第6003143号公報Patent No. 6003143 特許第3731105号公報Patent No. 3731105

ファンモータは、強風で逆回転している場合に高負荷の状態となり、起動開始時の同期運転中に回転磁界とロータが同期しなくなり、回転が停止(いわゆる脱調)しやすい。その場合、脱調を防ぐためには平常時より大きい起動電圧を印加する必要がある。しかしながら、ファンモータが起動時に高負荷となることは頻度としては高くない。このため、起動電圧などファンモータの起動時のパラメータの設計を高負荷の条件に合わせた場合、起動に必要な電圧よりも余分な電圧をファンモータにかけてしまう場合が多くなり、ファンモータの省エネルギー性が悪くなるという問題が生じる。 When a fan motor is rotating in reverse due to strong winds, it becomes highly loaded, and the rotating magnetic field and the rotor become out of sync during synchronous operation at the start of startup, and the motor is prone to stopping (losing synchronism). In such cases, a startup voltage higher than normal must be applied to prevent loss of synchronism. However, fan motors do not frequently become highly loaded at startup. For this reason, if the startup parameters of a fan motor, such as the startup voltage, are designed to meet high-load conditions, there are many cases where a voltage higher than the voltage required for startup is applied to the fan motor, resulting in a problem of reduced energy efficiency of the fan motor.

本発明は、従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、モータの起動時の省エネルギー性の向上を図ることができるモータ制御装置を提供することを目的とする。 The present invention was made with a focus on the previously unsolved problems, and aims to provide a motor control device that can improve energy saving during motor startup.

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るモータ制御装置は、センサレスの同期モータに加わる負荷を検出する負荷検出部と、入力される第一電圧指令に基づいて前記同期モータを駆動するための電圧指令である第二電圧指令を設定する同期電圧設定部と、前記同期電圧設定部から入力される前記第二電圧指令に応じて前記同期モータを駆動する駆動部と、前記同期モータを起動する起動電圧と前記負荷との組合せを記憶して前記同期モータの起動に成功した頻度に基づく前記起動電圧のランキングを生成するランキング生成部と、前記負荷検出部で検出された前記負荷及び前記ランキング生成部で生成された前記ランキングに基づいて前記同期モータの起動処理時に用いる前記起動電圧を選択し、選択した前記起動電圧の電圧指令を前記第一電圧指令として前記同期電圧設定部に出力する起動電圧選択部とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a motor control device according to one aspect of the present invention is characterized by comprising: a load detection unit that detects a load applied to a sensorless synchronous motor; a synchronous voltage setting unit that sets a second voltage command, which is a voltage command for driving the synchronous motor based on an input first voltage command; a drive unit that drives the synchronous motor according to the second voltage command input from the synchronous voltage setting unit; a ranking generation unit that stores combinations of a startup voltage and the load that start the synchronous motor and generates a ranking of the startup voltages based on the frequency of successful startup of the synchronous motor; and a startup voltage selection unit that selects the startup voltage to be used during startup processing of the synchronous motor based on the load detected by the load detection unit and the ranking generated by the ranking generation unit, and outputs the voltage command of the selected startup voltage to the synchronous voltage setting unit as the first voltage command.

本発明の一態様によれば、モータの起動時の省エネルギー性の向上を図ることができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to improve energy saving when starting a motor.

本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の一例を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a motor control device according to an embodiment of the present invention. 位相調整処理の伝達関数の一例を示すブロック線図である。FIG. 11 is a block diagram showing an example of a transfer function of a phase adjustment process. ファンモータにおける負荷と回転数との関係の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the relationship between the load and the rotation speed of a fan motor. ファンモータの起動電流波形の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a starting current waveform of a fan motor. インデックスと起動電圧との対応関係の一例を示すグラフである。11 is a graph showing an example of a correspondence relationship between an index and a start-up voltage. 本発明の一実施形態に係るモータ制御装置に設けられたランキング生成部に負荷と組み合わせて記憶されファンモータの起動に成功した頻度の構造例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of the structure of the frequency of successful start-up of the fan motor stored in combination with a load in a ranking generation unit provided in the motor control device according to one embodiment of the present invention. ファンモータの起動に成功した起動電圧をインデックスによって表したヒストグラムの一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a histogram in which start-up voltages at which a fan motor is successfully started are expressed by index. ランキング生成部で生成されたインデックスのランキングの一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a ranking of indexes generated by a ranking generation unit. 本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of the operation of the motor control device according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の動作における逆転用起動プロセスの一例を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an example of a start-up process for reverse rotation in the operation of a motor control device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の動作における正転用起動プロセスの一例を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an example of a normal rotation start-up process in the operation of a motor control device according to an embodiment of the present invention. 通常起動時の起動成功時のファンモータの回転数及びモータ印加電圧の変化の一例を示すグラフである。11 is a graph showing an example of changes in the rotation speed of the fan motor and the voltage applied to the motor when start-up is successful during normal start-up. 通常起動時の起動失敗時のファンモータの回転数及びモータ印加電圧の変化の一例を示すグラフである。11 is a graph showing an example of changes in the rotation speed of the fan motor and the voltage applied to the motor when start-up fails during normal start-up;

以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかである。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴的な構成の組み合わせの全てを含むものである。 In the following detailed description, certain specific configurations are described to provide a complete understanding of the embodiments of the present invention. However, it is clear that other embodiments can be implemented without being limited to such specific configurations. In addition, the following embodiments do not limit the invention according to the claims, but include all combinations of the characteristic configurations described in the embodiments.

<モータ制御装置の構成>
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一部分には同一符号を付している。ここでは、本発明に係るモータ制御装置を、ファンモータM用のセンサレス同期モータ制御装置に適用した場合について説明する。ファンモータMは、空気調和機の室外機ファンを駆動するモータであって、複数相、例えば3相のセンサレス同期モータである。
<Configuration of the motor control device>
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same parts are given the same reference numerals. Here, a case will be described in which a motor control device according to the present invention is applied to a sensorless synchronous motor control device for a fan motor M. The fan motor M is a motor that drives an outdoor unit fan of an air conditioner, and is a sensorless synchronous motor with multiple phases, for example, three phases.

図1は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置1の一例を示す構成図である。
図1に示すように、モータ制御装置1は、入力されるモータ印加電圧の電圧指令(第一電圧指令の一例)Vに基づいてファンモータ(センサレスの同期モータの一例)Mを駆動するための電圧指令である電圧ベクトルVu,Vv,Vw(第二電圧指令の一例、詳細は後述する)を設定する同期電圧設定部3を備えている。詳細は後述するが、同期電圧設定部3は、演算部30、電圧出力部40、積分部50及び第1の変換部60を有している。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a motor control device 1 according to an embodiment of the present invention.
1, the motor control device 1 includes a synchronous voltage setting unit 3 that sets voltage vectors Vu, Vv, Vw (an example of a second voltage command, described in detail below) that are voltage commands for driving a fan motor (an example of a sensorless synchronous motor) M based on an input voltage command (an example of a first voltage command) V* for a motor applied voltage. The synchronous voltage setting unit 3 includes a calculation unit 30, a voltage output unit 40, an integration unit 50, and a first conversion unit 60, which will be described in detail below.

また、モータ制御装置1は、同期電圧設定部3から入力される電圧ベクトル(Vu,Vv,Vw)に応じてファンモータMを駆動する駆動部10を備えている。駆動部10は、例えば、3相の交流信号U、V、WをファンモータMへ供給することにより、ファンモータMを駆動する。駆動部10の内部構成は、後述する。 The motor control device 1 also includes a drive unit 10 that drives the fan motor M in response to the voltage vector (Vu, Vv, Vw) input from the synchronous voltage setting unit 3. The drive unit 10 drives the fan motor M, for example, by supplying three-phase AC signals U, V, and W to the fan motor M. The internal configuration of the drive unit 10 will be described later.

また、モータ制御装置1は、少なくとも2組の電流の振幅を検出する検出部20を備えている。具体的には、検出部20は、ファンモータMのU相及びW相のステータコイルに流れるモータ電流を検出するU相W相電流検出回路(以下、単に電流検出回路ともいう。)21を含む。電流検出回路21は、U相のモータ電流(以下、単にU相電流ともいう。)Iuの振幅及びW相のモータ電流(以下、単にW相電流ともいう。)Iwの振幅を検出する。電流検出回路21で検出された、U相電流Iuの振幅及びW相電流Iwの振幅は、モータ制御装置1に設けられたA/D変換器21aに入力される。アナログ信号のU相電流Iuの振幅及びW相電流Iwの振幅は、A/D変換器21aにおいてコンピュータで制御可能なデジタル信号にAD変換され、同期電圧設定部3に設けられた演算部30へ供給される。 The motor control device 1 also includes a detection unit 20 that detects at least two sets of current amplitudes. Specifically, the detection unit 20 includes a U-phase/W-phase current detection circuit (hereinafter also simply referred to as a current detection circuit) 21 that detects the motor current flowing through the U-phase and W-phase stator coils of the fan motor M. The current detection circuit 21 detects the amplitude of the U-phase motor current (hereinafter also simply referred to as the U-phase current) Iu and the amplitude of the W-phase motor current (hereinafter also simply referred to as the W-phase current) Iw. The amplitudes of the U-phase current Iu and W-phase current Iw detected by the current detection circuit 21 are input to an A/D converter 21a provided in the motor control device 1. The amplitudes of the U-phase current Iu and W-phase current Iw, which are analog signals, are AD-converted by the A/D converter 21a into digital signals that can be controlled by a computer, and are supplied to a calculation unit 30 provided in the synchronization voltage setting unit 3.

演算部30は、駆動部10によりファンモータMを駆動する際の固定座標系(UVW座標系)における電流ベクトル(Iu,Iw)を回転座標系(γ-δ座標系)における電流ベクトル(Iγ,Iδ)へ変換する。回転座標系(γ-δ座標系)は、互いに交差するδ軸とγ軸とを有する。演算部30は、変換された回転座標系における電流ベクトルのγ成分をゼロにする回転磁界の推定角速度ωe′を算出する。具体的には、演算部30は、第2の変換部(3相-2相変換器(UVW/γ-δ))31、及び速度推定処理部32を含む。 The calculation unit 30 converts the current vector (Iu, Iw) in a fixed coordinate system (UVW coordinate system) when the drive unit 10 drives the fan motor M into a current vector (Iγ, Iδ) in a rotating coordinate system (γ-δ coordinate system). The rotating coordinate system (γ-δ coordinate system) has a δ axis and a γ axis that intersect with each other. The calculation unit 30 calculates an estimated angular velocity ωe' of the rotating magnetic field that makes the γ component of the current vector in the converted rotating coordinate system zero. Specifically, the calculation unit 30 includes a second conversion unit (three-phase to two-phase converter (UVW/γ-δ)) 31 and a speed estimation processing unit 32.

第2の変換部31は、U相電流Iuの振幅の検出値及びW相電流Iwの振幅の検出値を電流検出回路21から受ける。第2の変換部31は、例えば、次式(1)及び次式(2)により、固定座標系(UVW座標系)における電流ベクトル(Iu,Iw)を回転座標系(γ-δ座標系)における電流ベクトル(Iγ,Iδ)へ変換する。なお、駆動部10に設けられたドライバ12(詳細は後述する)がシャント抵抗を備える場合には、電流検出回路21の代わりにシャント抵抗から電流を検出するようにしてもよい。
Iγ
=(√2){Iu×cos(θe′+π/6)-Iw×sin(θe′)}
……(1)
Iδ
=-(√2){Iu×sin(θe′+π/6)+Iw×cos(θe′)}
……(2)
The second conversion unit 31 receives the detected value of the amplitude of the U-phase current Iu and the detected value of the amplitude of the W-phase current Iw from the current detection circuit 21. The second conversion unit 31 converts a current vector (Iu, Iw) in a fixed coordinate system (UVW coordinate system) into a current vector (Iγ, Iδ) in a rotating coordinate system (γ-δ coordinate system) by, for example, the following equations (1) and (2). Note that, if a driver 12 (described in detail later) provided in the drive unit 10 includes a shunt resistor, the current may be detected from the shunt resistor instead of the current detection circuit 21.

= (√2) {Iu × cos(θe' + π/6) - Iw × sin(θe')}
… (1)

=-(√2){Iu × sin(θe' + π/6) + Iw × cos(θe')}
… (2)

第2の変換部31は、変換した回転座標系(γ-δ座標系)における電流ベクトルのγ成分、すなわちγ軸電流Iγを速度推定処理部32へ出力し、電流ベクトルのδ成分、すなわちδ軸電流Iδを電圧出力部40へ出力する。 The second conversion unit 31 outputs the γ component of the current vector in the converted rotating coordinate system (γ-δ coordinate system), i.e., the γ-axis current Iγ, to the speed estimation processing unit 32, and outputs the δ component of the current vector, i.e., the δ-axis current Iδ, to the voltage output unit 40.

速度推定処理部32は、γ軸電流Iγを第2の変換部31から受ける。速度推定処理部32は、受けたγ軸電流Iγに応じて、γ軸電流Iγをゼロにするような回転磁界の角速度ωeの推定値である推定角速度ωe′を算出する。速度推定処理部32は、算出された推定角速度ωe′を積分部50及び電圧出力部40へ供給する。 The speed estimation processing unit 32 receives the γ-axis current Iγ from the second conversion unit 31. The speed estimation processing unit 32 calculates an estimated angular velocity ωe', which is an estimate of the angular velocity ωe of the rotating magnetic field that makes the γ-axis current Iγ zero, according to the received γ-axis current Iγ. The speed estimation processing unit 32 supplies the calculated estimated angular velocity ωe' to the integration unit 50 and the voltage output unit 40.

図2は、速度推定処理部32で実行される位相調整処理の伝達関数を表すブロック線図である。速度推定処理部32は、γ軸電流Iγに対して乗算器32aで係数Kiを乗算し、γ軸電流Iγに対して乗算器32bで係数Kpを乗算する。さらに、速度推定処理部32は、乗算器32aの出力を積分器32cで積分し、積分器32cの出力と乗算器32bの出力とを加算器32dで加算することで、推定角速度ωe′を算出する。 Figure 2 is a block diagram showing the transfer function of the phase adjustment process executed by the speed estimation processing unit 32. The speed estimation processing unit 32 multiplies the γ-axis current Iγ by a coefficient Ki using a multiplier 32a, and multiplies the γ-axis current Iγ by a coefficient Kp using a multiplier 32b. Furthermore, the speed estimation processing unit 32 integrates the output of the multiplier 32a using an integrator 32c, and adds the output of the integrator 32c and the output of the multiplier 32b using an adder 32d to calculate the estimated angular velocity ωe'.

このとき、推定角速度ωe′を収束させるために、推定角速度ωe′を用いてVd(=Vγ)を計算する。γ軸電圧Vγの適切な値は、次式(3)で与えられる。
Vγ=-ωe′・Lq・Iδ ……(3)
なお、(3)式において、Lqは、q軸インダクタンス値である。Iδは代用値である。つまり、推定角速度ωe′が収束するときは、d軸とγ軸との位相差もゼロに収束するものとして、d-q値の代わりにγ-δ値を用いる。
At this time, in order to converge the estimated angular velocity ωe′, Vd (=Vγ) is calculated using the estimated angular velocity ωe′. An appropriate value of the γ-axis voltage Vγ is given by the following equation (3).
Vγ=−ωe′·Lq·Iδ … (3)
In equation (3), Lq is the q-axis inductance value, and Iδ is a substitute value. In other words, when the estimated angular velocity ωe′ converges, the phase difference between the d-axis and the γ-axis also converges to zero, and the γ-δ value is used instead of the dq value.

速度推定処理部32では、制御軸γ-δ軸上のγ軸電流IγをPI制御することで、γ軸電流Iγが0〔A〕となるように回転数を調整し、γ-δ座標軸をd-q座標軸に近づける。具体的には、δ軸電圧Vδを一定値とし、γ軸電流Iγを速度推定処理部32の入力として推定角速度ωe′を求め、積分器51により推定角速度ωe′を積分して推定回転角度θe′を求め、後述の推定電圧出力部42(図1参照)で(3)式によりγ軸電圧Vγを与えることにより、ファンモータMはδ軸電圧Vδと負荷とによって釣り合った回転数で、最適な同期運転として適切な運転状態に収束する。 In the speed estimation processing unit 32, the γ-axis current Iγ on the control axis γ-δ axis is PI controlled to adjust the rotation speed so that the γ-axis current Iγ becomes 0 [A], and the γ-δ coordinate axis approaches the d-q coordinate axis. Specifically, the δ-axis voltage Vδ is set to a constant value, and the γ-axis current Iγ is input to the speed estimation processing unit 32 to obtain an estimated angular velocity ωe'. The estimated angular velocity ωe' is integrated by an integrator 51 to obtain an estimated rotation angle θe'. The γ-axis voltage Vγ is applied by equation (3) in the estimated voltage output unit 42 (see FIG. 1) described later, and the fan motor M converges to an appropriate operating state as optimal synchronous operation at a rotation speed balanced by the δ-axis voltage Vδ and the load.

図1に戻って、同期電圧設定部3に設けられた電圧出力部40は、回転座標系(γ-δ座標系)上で電圧ベクトルのγ成分Vγを、演算部30により算出された推定角速度ωe′に基づいて推定する。それとともに、電圧出力部40は、回転座標系(γ-δ座標系)上で電圧ベクトルのδ成分Vδを予め定められた値にする。具体的には、電圧出力部40は、モータ印加電圧の電圧指令Vが入力される固定電圧出力部41と、推定角速度ωe′及び電流ベクトルIδが入力される推定電圧出力部42とを有する。固定電圧出力部41は、電圧ベクトルのδ成分Vδを予め定められた値(例えば、固定値)にし、その値をδ軸電圧指令Vδとして第1の変換部60へ出力する。 Returning to FIG. 1, the voltage output unit 40 provided in the synchronous voltage setting unit 3 estimates the γ component Vγ of the voltage vector on the rotating coordinate system (γ-δ coordinate system) based on the estimated angular velocity ωe' calculated by the calculation unit 30. At the same time, the voltage output unit 40 sets the δ component Vδ of the voltage vector on the rotating coordinate system (γ-δ coordinate system) to a predetermined value. Specifically, the voltage output unit 40 has a fixed voltage output unit 41 to which a voltage command V * of the motor applied voltage is input, and an estimated voltage output unit 42 to which the estimated angular velocity ωe' and the current vector Iδ are input. The fixed voltage output unit 41 sets the δ component Vδ of the voltage vector to a predetermined value (for example, a fixed value), and outputs the value to the first conversion unit 60 as the δ-axis voltage command Vδ * .

例えば、電圧出力部40は、ファンモータMを起動する際に、起動電圧で、γ軸電圧指令Vγを0に設定し、δ軸電圧指令Vδを予め定められた値(例えば、固定値)に設定してファンモータMの駆動を開始する。詳細は後述するが、モータ制御装置1は、ファンモータMの起動処理において、起動処理前にファンモータMに掛かっている負荷を考慮してファンモータMの加速動作を制御することができる。このため、本実施形態では、固定電圧出力部41に予め設定される起動電圧のδ軸電圧指令Vδは、起動に必要な必要最小限の値に定められるので、省エネルギー性の向上を図ることができる。モータ制御装置1では、このトルクを発生するδ軸電圧指令Vδと負荷とが適切にバランスするように回転磁界の角速度を調整する。 For example, when starting the fan motor M, the voltage output unit 40 sets the γ-axis voltage command Vγ * to 0 and the δ-axis voltage command Vδ * to a predetermined value (e.g., a fixed value) as the starting voltage to start driving the fan motor M. Although details will be described later, the motor control device 1 can control the acceleration operation of the fan motor M in the starting process of the fan motor M, taking into consideration the load applied to the fan motor M before the starting process. For this reason, in this embodiment, the δ-axis voltage command Vδ * of the starting voltage preset in the fixed voltage output unit 41 is set to the minimum value required for starting, thereby improving energy saving. The motor control device 1 adjusts the angular velocity of the rotating magnetic field so that the δ-axis voltage command Vδ * that generates this torque and the load are appropriately balanced.

推定電圧出力部42は、推定角速度ωe′を速度推定処理部32から受け、δ軸電流Iδを演算部30の第2の変換部31から受ける。推定電圧出力部42は、推定角速度ωe′とδ軸電流Iδとを用いて、電圧ベクトルのγ成分Vγを推定し、推定された値をγ軸電圧指令Vγとして第1の変換部60へ出力する。 The estimated voltage output unit 42 receives the estimated angular velocity ωe' from the velocity estimation processing unit 32, and receives the δ-axis current Iδ from the second conversion unit 31 of the calculation unit 30. The estimated voltage output unit 42 estimates a γ-component Vγ of the voltage vector using the estimated angular velocity ωe' and the δ-axis current Iδ, and outputs the estimated value to the first conversion unit 60 as a γ-axis voltage command Vγ * .

同期電圧設定部3に設けられた積分部50は、推定角速度ωe′を積分して推定回転角度θe′を求める。具体的には、積分部50は、積分器51を有する。積分器51は、回転磁界の推定角速度ωe′を積分することにより、回転磁界と共に回転する回転座標系の位相角θeの推定値である推定回転角度θe′を算出する。積分器51は、算出された推定回転角度θe′を第1の変換部60及び演算部30へそれぞれ出力する。 The integrator 50 provided in the synchronization voltage setting unit 3 integrates the estimated angular velocity ωe' to obtain the estimated rotation angle θe'. Specifically, the integrator 50 has an integrator 51. The integrator 51 integrates the estimated angular velocity ωe' of the rotating magnetic field to calculate the estimated rotation angle θe', which is an estimate of the phase angle θe of the rotating coordinate system that rotates together with the rotating magnetic field. The integrator 51 outputs the calculated estimated rotation angle θe' to the first conversion unit 60 and the calculation unit 30, respectively.

同期電圧設定部3に設けられた第1の変換部60は、積分部50により求められた推定回転角度θe′を用いて、電圧出力部40により推定された回転座標系(γ-δ座標系)上の電圧ベクトルを固定座標系(UVW座標系)における電圧ベクトルに変換する。具体的には、第1の変換部60は、2相-3相変換器(γ-δ/UVW)61を有する。2相-3相変換器61は、γ軸電圧指令Vγ及びδ軸電圧指令Vδ、すなわち回転座標系(γ-δ座標系)における電圧ベクトル(Vγ,Vδ)を電圧出力部40から受ける。2相-3相変換器61は、推定回転角度θe′を積分部50から受ける。2相-3相変換器61は、例えば、次式(4)~次式(6)により、回転座標系(γ-δ座標系)における電圧ベクトル(Vγ,Vδ)を固定座標系(UVW座標系)における電圧ベクトル(Vu,Vv,Vw)へ変換する。 A first conversion unit 60 provided in the synchronous voltage setting unit 3 converts the voltage vector in the rotating coordinate system (γ-δ coordinate system) estimated by the voltage output unit 40 into a voltage vector in a fixed coordinate system (UVW coordinate system) using the estimated rotation angle θe′ obtained by the integration unit 50. Specifically, the first conversion unit 60 has a two-phase to three-phase converter (γ-δ/UVW) 61. The two-phase to three-phase converter 61 receives a γ-axis voltage command Vγ * and a δ-axis voltage command Vδ * , i.e., a voltage vector (Vγ, Vδ) in the rotating coordinate system (γ-δ coordinate system) from the voltage output unit 40. The two-phase to three-phase converter 61 receives the estimated rotation angle θe′ from the integration unit 50. The two-phase to three-phase converter 61 converts a voltage vector (Vγ, Vδ) in a rotating coordinate system (γ-δ coordinate system) into a voltage vector (Vu, Vv, Vw) in a fixed coordinate system (UVW coordinate system), for example, using the following equations (4) to (6):

Vu
=(√(2/3)){Vγ×cos(θe′)-Vδ×sin(θe′)}
……(4)
Vv
=(√(1/2)×Vγ+√(1/6)×Vδ)×sin(θe′)
+(√(1/2)×Vδ-√(1/6)×Vγ)×cos(θe′)
……(5)
Vw
=(√(1/6)×Vδ-√(1/2)×Vγ)×sin(θe′)
-(√(1/6)×Vγ+√(1/2)×vδ)×cos(θe′) ……(6)
Vu
= (√(2/3)) {Vγ × cos(θe′) − Vδ × sin(θe′)}
… (4)
Vv
= (√(1/2) × Vγ + √(1/6) × Vδ) × sin(θe′)
+ (√(1/2) × Vδ-√(1/6) × Vγ) × cos(θe′)
… (5)
Vw
= (√(1/6) × Vδ - √(1/2) × Vγ) × sin(θe′)
−(√(1/6)×Vγ+√(1/2)×vδ)×cos(θe′) …(6)

2相-3相変換器61は、変換した回転座標系(γ-δ座標系)における固定座標系(UVW座標系)における電圧ベクトル(Vu、Vv、Vw)を駆動部10へ出力する。なお、式(4)~(6)は、3相復調の式であるが、2相-3相変換器61は、2相変調を行って、電圧利用率を上げても良い。 The two-phase to three-phase converter 61 outputs the voltage vector (Vu, Vv, Vw) in the fixed coordinate system (UVW coordinate system) in the converted rotating coordinate system (γ-δ coordinate system) to the drive unit 10. Note that although equations (4) to (6) are equations for three-phase demodulation, the two-phase to three-phase converter 61 may also perform two-phase modulation to increase the voltage utilization rate.

駆動部10は、第1の変換部60により変換された電圧ベクトルに対応した電圧でファンモータMが動作するように、ファンモータMを駆動する。具体的には、駆動部10は、PWM変換器11及びドライバ12を有する。PWM変換器11は、固定座標系(UVW座標系)における電圧ベクトル(Vu,Vv,Vw)、すなわちU相電圧指令Vu、V相電圧指令Vv、W相電圧指令Vw(いずれも第二電圧指令の一例)を第1の変換部60から受ける。PWM変換器11は、U相電圧指令Vu、V相電圧指令Vv、W相電圧指令VwをPWM信号に変換してドライバ12へ供給する。これにより、PWM変換器11は、ドライバ12を介してファンモータMを駆動する。 The driving unit 10 drives the fan motor M so that the fan motor M operates with a voltage corresponding to the voltage vector converted by the first conversion unit 60. Specifically, the driving unit 10 has a PWM converter 11 and a driver 12. The PWM converter 11 receives a voltage vector (Vu, Vv, Vw) in a fixed coordinate system (UVW coordinate system), i.e., a U-phase voltage command Vu * , a V-phase voltage command Vv * , and a W-phase voltage command Vw * (each of which is an example of a second voltage command) from the first conversion unit 60. The PWM converter 11 converts the U-phase voltage command Vu * , the V-phase voltage command Vv * , and the W-phase voltage command Vw * into PWM signals and supplies them to the driver 12. As a result, the PWM converter 11 drives the fan motor M via the driver 12.

ドライバ12は、PWM信号をPWM変換器11から受ける。ドライバ12は、例えば図示しない複数のスイッチング素子を有し、PWM信号に従って複数のスイッチング素子を所定のタイミングでスイッチング動作させることで電力変換動作を行い、生成された3相の交流信号U,V,WをファンモータMへ供給することにより、ファンモータMを駆動する。 The driver 12 receives the PWM signal from the PWM converter 11. The driver 12 has, for example, multiple switching elements (not shown), and performs power conversion by switching the multiple switching elements at a predetermined timing according to the PWM signal, and drives the fan motor M by supplying the generated three-phase AC signals U, V, and W to the fan motor M.

図1に示すように、モータ制御装置1は、脱調判定部70を備えている。脱調判定部70は、平滑処理部71と、コンパレータ72とを備える。平滑処理部71は、整流部71aとローパスフィルタ部(LPF)71bと、を備える。整流部71aは、電流検出回路21の例えばU相電流Iuの振幅を表す信号を入力し、全波整流又は半波整流した後、ローパスフィルタ部71bに出力する。ローパスフィルタ部71bは、整流部71aから整流した信号を受けて、ローパスフィルタ処理を行い、電流振幅又は実効値を取り出し、これをコンパレータ72に出力する。コンパレータ72は、平滑処理部71の出力である振幅信号を正入力端子で受け、コンパレータ72の負入力端子には、しきい値電圧(以下、単に、しきい値ともいう。)Vthが入力される。 As shown in FIG. 1, the motor control device 1 includes a step-out determination unit 70. The step-out determination unit 70 includes a smoothing processing unit 71 and a comparator 72. The smoothing processing unit 71 includes a rectifying unit 71a and a low-pass filter unit (LPF) 71b. The rectifying unit 71a receives a signal representing the amplitude of, for example, the U-phase current Iu of the current detection circuit 21, performs full-wave rectification or half-wave rectification, and outputs the signal to the low-pass filter unit 71b. The low-pass filter unit 71b receives the rectified signal from the rectifying unit 71a, performs low-pass filtering, extracts the current amplitude or effective value, and outputs the signal to the comparator 72. The comparator 72 receives the amplitude signal, which is the output of the smoothing processing unit 71, at its positive input terminal, and a threshold voltage (hereinafter also simply referred to as the threshold) Vth is input to the negative input terminal of the comparator 72.

ここで、コンパレータ72のしきい値電圧Vthの電圧値の設定方法を説明する。速度推定処理部32では、制御軸γ-δ軸上のγ軸電流IγをPI制御することで、γ軸電流Iγを0〔A〕になるように回転数を調整し、γ-δ座標軸とd-q座標軸の位相差をゼロに近付ける。このとき、γ-δ座標軸の位相をd-q座標軸の位相に近付けることができれば、U相電流Iuは、負荷に対して必要最低限の電流を流すように、その振幅は徐々に小さくなる。しかし、回転磁界とロータとが同期できずに脱調状態となった場合には、U相電流Iuの振幅は小さくならず、最終的にはファンモータMは停止する。その結果、誘起電圧が発生しないため、U相電流Iuは、Iu=(印加電圧)/(ファンモータMの巻線抵抗の大きさ)となる。したがって、この位相調整後の電流の大きさを検出することで、電流が小さいときには正常に起動し、電流が大きいときには脱調による起動失敗と判定することができる。 Here, a method for setting the voltage value of the threshold voltage Vth of the comparator 72 will be described. In the speed estimation processing unit 32, the γ-axis current Iγ on the control axis γ-δ axis is PI controlled to adjust the rotation speed so that the γ-axis current Iγ becomes 0 [A], and the phase difference between the γ-δ coordinate axis and the d-q coordinate axis approaches zero. At this time, if the phase of the γ-δ coordinate axis can be brought closer to the phase of the d-q coordinate axis, the amplitude of the U-phase current Iu gradually decreases so that the minimum current required for the load flows. However, if the rotating magnetic field and the rotor cannot be synchronized and a loss of synchronization occurs, the amplitude of the U-phase current Iu does not decrease, and the fan motor M eventually stops. As a result, since no induced voltage is generated, the U-phase current Iu becomes Iu = (applied voltage) / (magnitude of winding resistance of the fan motor M). Therefore, by detecting the magnitude of the current after this phase adjustment, it is possible to determine that the motor starts normally when the current is small, and that a start-up failure due to loss of synchronization occurs when the current is large.

制御部80は、同期運転が成功したと判定されるときには、ファンモータMの運転モードを、起動運転モードから定常運転モードでの運転に切り替える。制御部80は、同期運転が失敗したと判定されたときには、起動電圧を変更して再起動を試み、所定回数再起動を試みた場合でも同期運転が成功したと判定されないときには、ファンモータMが故障と判定し、アラームを発生させる等により故障通知を行う。 When the control unit 80 determines that the synchronous operation has been successful, it switches the operation mode of the fan motor M from the startup operation mode to the steady operation mode. When the control unit 80 determines that the synchronous operation has failed, it attempts to restart the fan motor M by changing the startup voltage, and if it is not determined that the synchronous operation has been successful even after a predetermined number of restart attempts, it determines that the fan motor M has failed and notifies the failure by generating an alarm, etc.

図1に示すように、モータ制御装置1は、起動時にファンモータMに加わる負荷の大きさ(以下、単に「負荷」ともいう)を検出する負荷検出部90を備えている。負荷検出部90は、ファンモータMの起動前におけるファンモータMの回転方向及び回転数を検出する回転検出部91を有している。負荷検出部90は、ファンモータMの起動に成功したときにファンモータMに流れる電流に基づいて負荷を検出する起動負荷検出部92を有している。 As shown in FIG. 1, the motor control device 1 includes a load detection unit 90 that detects the magnitude of the load (hereinafter also simply referred to as "load") applied to the fan motor M at startup. The load detection unit 90 includes a rotation detection unit 91 that detects the direction of rotation and the number of rotations of the fan motor M before the fan motor M is started. The load detection unit 90 includes a startup load detection unit 92 that detects the load based on the current flowing through the fan motor M when the fan motor M is successfully started.

回転検出部91は、ファンモータMの起動前に、ファンモータMの空転時の回転方向(以下では、「空転方向」と呼ぶことがある)と、ファンモータMの空転時の回転数(以下では「空転回転数」と呼ぶことがある)とを検出し、検出した空転方向及び空転回転数を制御部80へ出力する。例えば、回転検出部91は、ファンモータMのU相、V相、W相の各相の誘起電圧を用いて、空転方向及び空転回転数を検出する。例えば、回転検出部91は、U相の誘起電圧の立ち上がりエッジの次に検出される立ち上がりエッジがV相の誘起電圧の立ち上がりエッジである場合には、空転方向が正転方向であると判定し、U相の誘起電圧の立ち上がりエッジの次に検出される立ち上がりエッジがW相の誘起電圧の立ち上がりエッジである場合には、空転方向が逆転方向であると判定する。また、空転回転数が大きくなるほどファンモータMの誘起電圧の周期が小さくなるため、回転検出部91は、例えば、U相の誘起電圧の周期に基づいて空転回転数を検出する。 Before starting the fan motor M, the rotation detection unit 91 detects the rotation direction of the fan motor M when it is idling (hereinafter, sometimes referred to as the "idling direction") and the rotation speed of the fan motor M when it is idling (hereinafter, sometimes referred to as the "idling rotation speed"), and outputs the detected idling direction and idling rotation speed to the control unit 80. For example, the rotation detection unit 91 detects the idling direction and idling rotation speed using the induced voltages of the U, V, and W phases of the fan motor M. For example, if the rising edge detected next to the rising edge of the induced voltage of the U phase is the rising edge of the induced voltage of the V phase, the rotation detection unit 91 determines that the idling direction is the forward direction, and if the rising edge detected next to the rising edge of the induced voltage of the U phase is the rising edge of the induced voltage of the W phase, the rotation detection unit 91 determines that the idling direction is the reverse direction. In addition, since the period of the induced voltage of the fan motor M becomes smaller as the idling speed increases, the rotation detection unit 91 detects the idling speed based on the period of the induced voltage of the U phase, for example.

そして、制御部80は、ファンモータMの空転回転数及び空転方向に基づいて、ファンモータMが正転方向に回転していると判定した場合は正転同期運転を行う。一方、制御部80は、ファンモータMの空転回転数及び回転方向に基づいて、ファンモータMが逆転方向に空転していると判定した場合は逆転同期運転を行う。 Then, the control unit 80 performs forward rotation synchronous operation when it determines that the fan motor M is rotating in the forward direction based on the idling rotation speed and idling direction of the fan motor M. On the other hand, the control unit 80 performs reverse rotation synchronous operation when it determines that the fan motor M is rotating in the reverse direction based on the idling rotation speed and idling direction of the fan motor M.

以上の構成により、空転方向が正転方向である場合には、ロータの位置決めをするための位置決め通電処理を行った後、電流をリセットし、その後、γ軸電流Iγをゼロにするような回転磁界の角速度ωe′を推定し、同期運転処理を行う。これに伴い、ファンモータMが回転すると、回転に伴い、電流検出回路21で検出されたU相電流Iuの振幅からなる信号が脱調判定部70に入力され、平滑処理後の振幅信号がしきい値電圧Vthと比較される。制御部80では、振幅信号としきい値電圧Vthとの比較結果を受けて、同期運転が成功したと判定されるときにはファンモータMの運転モードを起動運転モードから定常運転モードでの運転に切り替える。一方、同期運転が失敗したと判定された場合、再起動を試みる。そして所定回数再起動を試みても、毎回同期運転が成功しないときには、故障通知を行う。これにより、ユーザはファンモータMが故障したことを認識することができる。一方、空転方向が逆転方向である場合には、逆転同期運転を行った後、正転同期運転に移行する。 With the above configuration, when the idling direction is the forward direction, the current is reset after performing a positioning current application process to position the rotor, and then the angular velocity ωe' of the rotating magnetic field that makes the γ-axis current Iγ zero is estimated, and synchronous operation processing is performed. As a result, when the fan motor M rotates, a signal consisting of the amplitude of the U-phase current Iu detected by the current detection circuit 21 is input to the out-of-step determination unit 70, and the amplitude signal after smoothing is compared with the threshold voltage Vth. In the control unit 80, when it is determined that the synchronous operation is successful based on the comparison result between the amplitude signal and the threshold voltage Vth, the operation mode of the fan motor M is switched from the startup operation mode to the normal operation mode. On the other hand, when it is determined that the synchronous operation has failed, a restart is attempted. And when the synchronous operation is not successful every time even after a predetermined number of restart attempts, a fault notification is issued. This allows the user to recognize that the fan motor M has failed. On the other hand, when the idling direction is the reverse direction, the reverse synchronous operation is performed, and then the forward synchronous operation is performed.

ファンモータMにおける負荷と起動前回転数との関係は、例えば、図3に示す特性を有する。図3において、横軸は起動前の回転速度〔rpm〕、縦軸は、負荷である。図3に示すように、向い風で逆転している状態から正転方向に起動する場合は負荷が大きく、逆転時の回転速度が大きいときほど負荷は大きい。逆に正転している状態から起動する場合は、回転速度が大きいときほど負荷は小さい。 The relationship between the load and pre-start rotation speed in fan motor M has the characteristics shown in Figure 3, for example. In Figure 3, the horizontal axis is the rotation speed [rpm] before start, and the vertical axis is the load. As shown in Figure 3, when starting in the forward direction from a state in which the motor is rotating in reverse due to headwind, the load is large, and the higher the rotation speed during reverse rotation, the larger the load. Conversely, when starting from a forward rotation state, the higher the rotation speed, the smaller the load.

ファンモータMに対する風は、ファンモータMの起動前に限られず、ファンモータMの起動処理時でも負荷となる。このため、位相調整後にファンモータMに流れる電流の大きさは、ファンモータMの回転数が同じでも、ファンモータMに加わる負荷の大きさによって変わる。ファンモータMに加わる負荷が大きければ、ファンモータMに流れる電流も大きくなり、ファンモータMに加わる負荷が小さければファンモータMに流れる電流も小さくなる。ファンモータMの回転数が同じでもファンモータMに加わる負荷によってファンモータMに流れる電流の大きさが変化するのは、ファンモータMを回転させるために必要なトルクが変わるためである。 The wind blowing on the fan motor M is a load not only before the fan motor M is started, but also during the startup process of the fan motor M. For this reason, the magnitude of the current flowing through the fan motor M after phase adjustment changes depending on the magnitude of the load applied to the fan motor M, even if the rotation speed of the fan motor M is the same. If the load applied to the fan motor M is large, the current flowing through the fan motor M also increases, and if the load applied to the fan motor M is small, the current flowing through the fan motor M also decreases. The reason why the magnitude of the current flowing through the fan motor M changes depending on the load applied to the fan motor M, even if the rotation speed of the fan motor M is the same, is because the torque required to rotate the fan motor M changes.

図4は、ファンモータの起動時のU相電流Iuの電流波形(起動電流波形)の一例を示す図である。図4(a)は、ファンモータの起動処理時に348.7〔rpm〕の回転速度で逆回転方向に回転される負荷がファンモータに掛かっている状態(有負荷)でのU相電流Iuの電流波形の一例である。図4(b)は、ファンモータの起動処理時にファンモータに負荷が掛かっていない状態(無負荷)でのU相電流Iuの電流波形の一例である。図4(a)及び図4(b)はいずれも、位相調整区間の後(起動後)にファンモータを200〔rpm〕の回転速度で回転させた場合のU相電流Iuの電流波形を示している。 Figure 4 shows an example of the current waveform (starting current waveform) of the U-phase current Iu when the fan motor is started. Figure 4(a) shows an example of the current waveform of the U-phase current Iu when a load is applied to the fan motor (loaded) during the fan motor start-up process, which rotates in the reverse direction at a rotation speed of 348.7 rpm. Figure 4(b) shows an example of the current waveform of the U-phase current Iu when no load is applied to the fan motor (no load) during the fan motor start-up process. Both Figures 4(a) and 4(b) show the current waveform of the U-phase current Iu when the fan motor is rotated at a rotation speed of 200 rpm after the phase adjustment period (after start-up).

図4中の「非通電区間」は、ファンモータが起動前の非通電状態の区間を示している。図4中の「同期運転区間」は、十分な誘起電圧が得られる回転数までファンモータを加速させるための区間を示している。図4中の「位相調整区間」は、γ-δ座標系とd-q座標系との位相差を一致させる区間を示している。図4中の「モード移行区間」は、ファンモータの運転モードを同期運転モードからベクトル制御の運転モードに移行する区間を示している。図4中の「通常運転区間」は、モータ制御装置の外部から入力される機械角速度指令値に基づいて、ファンモータが速度及びトルク制御によってベクトル制御の運転モードで駆動される区間を示している。図4中に示す図の横軸は、時間〔s〕を表し、図4中に示す図の縦軸は、U相電流〔A〕を表している。また、図4では、左から右に向かって時間の経過が表されている。 The "non-energized section" in FIG. 4 indicates the section in which the fan motor is in a non-energized state before starting. The "synchronous operation section" in FIG. 4 indicates the section for accelerating the fan motor to a rotation speed at which a sufficient induced voltage can be obtained. The "phase adjustment section" in FIG. 4 indicates the section for matching the phase difference between the γ-δ coordinate system and the d-q coordinate system. The "mode transition section" in FIG. 4 indicates the section in which the operation mode of the fan motor is transitioned from the synchronous operation mode to the vector control operation mode. The "normal operation section" in FIG. 4 indicates the section in which the fan motor is driven in the vector control operation mode by speed and torque control based on the mechanical angular velocity command value input from outside the motor control device. The horizontal axis in FIG. 4 indicates time [s], and the vertical axis in FIG. 4 indicates U-phase current [A]. Also, in FIG. 4, the passage of time is shown from left to right.

図4(a)及び図4(b)に示すように、位相調整後のモード移行区間の電流の大きさを比べると、ファンモータが同じ回転速度で回転するように制御されているにもかかわらず、ファンモータに負荷が掛かっている状態(有負荷状態)の方がファンモータに負荷が掛かっていない状態(無負荷状態)よりもU相電流Iuの電流振幅が大きくなっている。図示は省略するが、ファンモータに流れるV相電流及びW相電流もU相電流Iuと同様に、ファンモータが無負荷状態よりも有負荷状態の方が電流振幅は大きくなる。このため、位相調整後のモード移行区間におけるU相電流、V相電流及びW相電流の少なくとも1つを検出し、検出した電流に基づいてファンモータに掛かっている負荷を検出できる。 As shown in Figures 4(a) and 4(b), when comparing the magnitude of the current in the mode transition section after phase adjustment, even though the fan motor is controlled to rotate at the same rotational speed, the current amplitude of the U-phase current Iu is larger when the fan motor is under load (loaded state) than when the fan motor is not under load (unloaded state). Although not shown, the V-phase current and W-phase current flowing through the fan motor also have larger current amplitudes when the fan motor is under load than when it is unloaded, similar to the U-phase current Iu. Therefore, at least one of the U-phase current, V-phase current, and W-phase current in the mode transition section after phase adjustment can be detected, and the load on the fan motor can be detected based on the detected current.

そこで、図1に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置1は、ファンモータMに流れる電流からファンモータMに加わる負荷を検出することができる起動負荷検出部92を負荷検出部90に有している。より具体的には、起動負荷検出部92は、電流検出回路21から入力されるU相電流Iuの振幅を用いて、当該振幅の絶対値又はU相電流Iuの実効値の平均値を算出する。起動負荷検出部92は、ファンモータMの起動処理における位相調整後のモード移行期間において所定時間が経過した時のU相電流Iuの振幅を用いて、当該振幅の絶対値又は当該実効値の平均値を算出する。また、起動負荷検出部92は、U相電流Iuの振幅の絶対値又は当該振幅に基づく実効値の平均値と、ファンモータMに加わる負荷の値とを対応付けて記憶している。起動負荷検出部92は、算出した平均値に対応付けられた負荷の値を取得して、取得した負荷の値をファンモータMの起動時の負荷として制御部80に出力する。 As shown in FIG. 1, the motor control device 1 according to this embodiment has a load detection unit 92 in the load detection unit 90 that can detect the load applied to the fan motor M from the current flowing through the fan motor M. More specifically, the load detection unit 92 uses the amplitude of the U-phase current Iu input from the current detection circuit 21 to calculate the absolute value of the amplitude or the average value of the effective value of the U-phase current Iu. The load detection unit 92 uses the amplitude of the U-phase current Iu at the time when a predetermined time has elapsed during the mode transition period after phase adjustment in the startup process of the fan motor M to calculate the absolute value of the amplitude or the average value of the effective value. The load detection unit 92 also stores the absolute value of the amplitude of the U-phase current Iu or the average value of the effective value based on the amplitude in association with the value of the load applied to the fan motor M. The load detection unit 92 acquires the value of the load associated with the calculated average value and outputs the acquired load value to the control unit 80 as the load at the startup of the fan motor M.

図1に示すように、モータ制御装置1は、ファンモータMを起動する起動電圧とファンモータMに加わる負荷との組合せを記憶してファンモータMの起動に成功した頻度に基づく当該起動電圧のランキングを生成するランキング生成部81を備えている。また、モータ制御装置1は、負荷検出部90で検出された負荷及びランキング生成部81で生成されたランキングに基づいてファンモータMの起動処理時に用いる起動電圧を選択し、選択した起動電圧の電圧指令をモータ印加電圧の電圧指令Vとして同期電圧設定部3に出力する起動電圧選択部82を備えている。ランキング生成部81及び起動電圧選択部82は、例えば制御部80に設けられた機能ブロックとして設けられている。以下、ランキング生成部81及び起動電圧選択部82の具体的な構成について説明する。 As shown in Fig. 1, the motor control device 1 includes a ranking generation unit 81 that stores combinations of start-up voltages for starting the fan motor M and loads applied to the fan motor M, and generates a ranking of the start-up voltages based on the frequency of successful start-up of the fan motor M. The motor control device 1 also includes a start-up voltage selection unit 82 that selects a start-up voltage to be used during start-up processing of the fan motor M based on the load detected by the load detection unit 90 and the rankings generated by the ranking generation unit 81, and outputs a voltage command for the selected start-up voltage to the synchronous voltage setting unit 3 as a voltage command V * for the motor application voltage. The ranking generation unit 81 and the start-up voltage selection unit 82 are provided as functional blocks provided in the control unit 80, for example. Specific configurations of the ranking generation unit 81 and the start-up voltage selection unit 82 will be described below.

ランキング生成部81は、ファンモータMの起動に成功した頻度に基づく起動電圧のランキングを生成するため、予め決められた起動電圧をインデックスに変換して管理するようになっている。図5は、ランキング生成部81が記憶しているインデックスと起動電圧との対応関係の一例を示すグラフである。図5中のグラフの横軸は、インデックスを示し、図5中のグラフの縦軸は、起動電圧を示している。起動電圧V0、V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7,・・・,Vx(xは0及び自然数)はそれぞれ、所定値に予め定められている。起動電圧V0、V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7,・・・,Vxは、インデックスId0、Id1,Id2,Id3,Id4,Id5,Id6,Id7,・・・,Idxにそれぞれ対応付けられている。本実施形態では、起動電圧V0~Vxは隣接する互いの電圧値が等間隔となるように設定されている。このため、本実施形態では、起動電圧V0~Vx及びインデックスId0~Idxは、線形の関係で互いに対応付けられている。起動電圧V0~Vx及びインデックスId0~Idxは、線形の対応関係に限られず、起動電圧とインデックスが1対1の関係で対応付けられていれば、他の関係で対応付けられていてもよい。 The ranking generation unit 81 converts a predetermined starting voltage into an index and manages it in order to generate a ranking of starting voltages based on the frequency of successful starting of the fan motor M. FIG. 5 is a graph showing an example of the correspondence between the indexes stored in the ranking generation unit 81 and the starting voltages. The horizontal axis of the graph in FIG. 5 indicates the index, and the vertical axis of the graph in FIG. 5 indicates the starting voltage. The starting voltages V0, V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, ..., Vx (x is 0 or a natural number) are each preset to a predetermined value. The starting voltages V0, V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, ..., Vx are associated with the indexes Id0, Id1, Id2, Id3, Id4, Id5, Id6, Id7, ..., Idx, respectively. In this embodiment, the starting voltages V0 to Vx are set so that the adjacent voltage values are equally spaced. For this reason, in this embodiment, the start-up voltages V0 to Vx and the indexes Id0 to Idx correspond to each other in a linear relationship. The start-up voltages V0 to Vx and the indexes Id0 to Idx are not limited to a linear correspondence, and may be associated in other ways as long as the start-up voltages and the indexes correspond to each other in a one-to-one relationship.

また、ランキング生成部81は、ファンモータMに加わる複数の負荷を予め記憶しており、ファンモータMの起動に成功した起動電圧の頻度をこの複数の負荷ごとに、例えば行列の構造で保持している。図6は、ファンモータMに加わる負荷と組み合わせて記憶される起動電圧の頻度の構造例示す図である。 The ranking generation unit 81 also stores in advance multiple loads applied to the fan motor M, and holds the frequency of the startup voltage that successfully started the fan motor M for each of the multiple loads, for example in a matrix structure. Figure 6 is a diagram showing an example of the structure of the startup voltage frequency stored in combination with the load applied to the fan motor M.

図6に示すように、ランキング生成部81は例えば、ファンモータMの起動成功時にファンモータMに加わる負荷として負荷L-y,・・・,L-1,L,L+1,・・・L+y(yは0及び自然数)を記憶している。図6中に示す「負荷L-y」は、逆転方向にファンモータMが回転する負荷であって最大負荷を示している。つまり、「負荷L-y」は、図3中に示す「最大負荷」に相当する。図6中に示す「負荷L+y」は、正転方向にファンモータMが回転する負荷であって最小負荷を示している。つまり、「負荷L+y」は、図3中に示す「最小負荷」に相当する。図6中に示す「負荷L」は、ファンモータMが回転しない状態、すなわち無負荷であることを示している。つまり、「負荷L」は、図3中に示す「0」に相当する。図6中に示す「負荷L-1」は、逆転方向にファンモータMが回転する負荷であって無負荷よりも1段階だけ大きい負荷を示している。図6中に示す「負荷L+1」は、正転方向にファンモータMが回転する負荷であって無負荷よりも1段階だけ大きい負荷を示している。このように、ランキング生成部81には、ファンモータMに加わる負荷として「y×2+1」個の負荷が設定されている。 As shown in FIG. 6, the ranking generating unit 81 stores, for example, loads L -y , ..., L -1 , L 0 , L +1 , ..., L +y (y is 0 or a natural number) as loads applied to the fan motor M when the fan motor M is successfully started. The "load L -y " shown in FIG. 6 indicates the maximum load at which the fan motor M rotates in the reverse direction. In other words, the "load L -y " corresponds to the "maximum load" shown in FIG. 3. The "load L +y " shown in FIG. 6 indicates the minimum load at which the fan motor M rotates in the forward direction. In other words, the "load L +y " corresponds to the "minimum load" shown in FIG. 3. The "load L 0 " shown in FIG. 6 indicates a state in which the fan motor M does not rotate, that is, no load. In other words, the "load L 0 " corresponds to "0" shown in FIG. 3. The "load L -1 " shown in FIG. 6 indicates a load at which the fan motor M rotates in the reverse direction, which is one level larger than no load. 6 indicates a load that rotates the fan motor M in the forward direction and is one level higher than no load. In this manner, the ranking generating unit 81 sets "y×2+ 1 " loads as the loads applied to the fan motor M.

ランキング生成部81は、ファンモータMの起動に成功した起動電圧(以下、「成功起動電圧」と称する場合がある)の頻度(以下、「成功頻度」と称する場合がある)を、負荷L-y~L+yに組み合わせ、かつ更新可能に記憶している。図6中の「SF_0」は、起動電圧V0での成功頻度を示している。図6中の「SF_1」は、起動電圧V1での成功頻度を示している。図6中の「SF_2」は、起動電圧V2での成功頻度を示している。図6中の「SF_x」は、起動電圧Vxでの成功頻度を示している。 The ranking generation unit 81 associates the frequency (hereinafter sometimes referred to as "success frequency") of the start-up voltage at which the fan motor M was successfully started (hereinafter sometimes referred to as "successful start-up voltage") with the loads L -y to L +y , and stores the combination in an updateable manner. "SF _0 " in FIG. 6 indicates the success frequency at start-up voltage V0. "SF _1 " in FIG. 6 indicates the success frequency at start-up voltage V1. "SF _2 " in FIG. 6 indicates the success frequency at start-up voltage V2. "SF _x " in FIG. 6 indicates the success frequency at start-up voltage Vx.

図6に示すように、ランキング生成部81は、負荷L-y~L+yごとに起動電圧V0~Vxでの成功頻度SF_0~SF_xを更新可能に記憶している。ファンモータMの起動に一度も成功していない初期状態では、起動電圧が低い順に予めランキングが生成されている。ランキング生成部81は、記憶している成功起動電圧の成功頻度の更新に当たって、起動負荷検出部92から入力される負荷の値と、コンパレータ72から入力される出力信号の信号レベルに基づいて、記憶している成功起動電圧の全ての成功頻度のうちのいずれか1つを更新する。また、ランキング生成部81は、成功起動電圧の成功頻度の更新に当たって、制御部80の所定の記憶領域に記憶された起動電圧の電圧指令も参照する。制御部80の所定の記憶領域に記憶された起動電圧の電圧指令は、ファンモータMの起動処理での位相調整区間(詳細は後述する)の開始に当たって起動電圧選択部82が同期電圧設定部3に出力する加速電圧の電圧指令(詳細は後述する)である。ランキング生成部81は、コンパレータ72から入力される出力信号の信号レベルがLOWレベルであってファンモータMの起動に成功(脱調状態ではない)したと判断した場合、負荷L-y~L+yの中から起動負荷検出部92から入力される負荷の値に対応する負荷を選択する。ランキング生成部81は、選択した負荷に組み合わされた成功頻度SF_0~SF_xのうち、制御部80の所定の記憶領域に記憶された起動電圧の電圧指令の値に対応する起動電圧を選択し、選択した起動電圧での成功頻度の値を1だけ増加させる。このようにして、ランキング生成部81は、ファンモータMの起動処理時における起動電圧の成功頻度SF_0~SF_xを更新する。制御部80は、ランキング生成部81が成功頻度SF_0~SF_xを更新した場合には、所定の記憶領域に記憶された起動電圧の電圧指令を消去する。 As shown in FIG. 6, the ranking generating unit 81 stores success frequencies SF _0 to SF _x at startup voltages V0 to Vx for each load L −y to L +y in an updateable manner. In an initial state where the fan motor M has never been successfully started, a ranking is generated in advance in ascending order of startup voltage. When updating the success frequencies of the stored successful startup voltages, the ranking generating unit 81 updates any one of all success frequencies of the stored successful startup voltages based on the load value input from the startup load detecting unit 92 and the signal level of the output signal input from the comparator 72. When updating the success frequencies of the successful startup voltages, the ranking generating unit 81 also refers to the voltage command of the startup voltage stored in a predetermined storage area of the control unit 80. The voltage command of the startup voltage stored in a predetermined storage area of the control unit 80 is a voltage command of the acceleration voltage (details of which will be described later) output by the startup voltage selecting unit 82 to the synchronization voltage setting unit 3 at the start of a phase adjustment section (details of which will be described later) in the startup process of the fan motor M. When the ranking generating unit 81 determines that the signal level of the output signal input from the comparator 72 is a LOW level and the fan motor M has been successfully started (not out of step), it selects a load corresponding to the load value input from the starting load detecting unit 92 from among the loads L -y to L +y . The ranking generating unit 81 selects a starting voltage corresponding to the value of the voltage command of the starting voltage stored in a predetermined storage area of the control unit 80 from among the success frequencies SF _0 to SF _x combined with the selected load, and increases the value of the success frequency at the selected starting voltage by 1. In this way, the ranking generating unit 81 updates the success frequencies SF _0 to SF _x of the starting voltage during the starting process of the fan motor M. When the ranking generating unit 81 updates the success frequencies SF _0 to SF _x , the control unit 80 erases the voltage command of the starting voltage stored in the predetermined storage area.

例えば、ファンモータMの起動処理での位相調整区間(詳細は後述する)の開始に当たって、起動電圧Vxに相当する加速電圧によって、負荷L+yが掛かっているファンモータMの起動に成功したとする。この場合、コンパレータ72から入力される出力信号の信号レベルはLOWレベルとなるので、ランキング生成部81は、ファンモータMの起動に成功したと判断し、負荷L-y~L+yの中から起動負荷検出部92から入力される負荷の値と同一の負荷L+yを選択する。また、ランキング生成部81は、選択した負荷L+yと組み合わされた成功頻度SF_0~SF_xのうち、起動電圧Vxに対応する成功頻度SFxの値を1だけ増加する。こうして、ランキング生成部81は、起動電圧の成功頻度SF_0~SF_xを更新する。 For example, assume that at the start of a phase adjustment period (details to be described later) in the startup process of the fan motor M, the startup of the fan motor M with a load L +y applied thereto is successful by an acceleration voltage equivalent to the startup voltage Vx. In this case, the signal level of the output signal input from the comparator 72 becomes a LOW level, so the ranking generation unit 81 determines that the startup of the fan motor M is successful, and selects a load L +y from among the loads L -y to L +y that is the same as the load value input from the startup load detection unit 92. Furthermore, the ranking generation unit 81 increases by 1 the value of the success frequency SFx corresponding to the startup voltage Vx among the success frequencies SF _0 to SF _x combined with the selected load L +y . In this way, the ranking generation unit 81 updates the success frequencies SF _0 to SF _x of the startup voltages.

ランキング生成部81は、成功頻度SF_0~SF_xの更新処理において、負荷L-y~L+yの中に起動負荷検出部92から入力される負荷と同一の値の負荷がない場合には、起動負荷検出部92から入力される負荷の値に最も近い値の負荷を負荷L-y~L+yの中から選択する。また、ランキング生成部81は、成功頻度SF_0~SF_xの更新処理において、起動電圧V0~Vxの中に制御部80の所定の記憶領域に記憶された起動電圧の電圧指令と同一の値の起動電圧がない場合には、当該電圧指令の値に最も近い値の起動電圧を起動電圧V0~Vxの中から選択する。 In the update process of the success frequencies SF _0 to SF _x , if there is no load among the loads L -y to L +y that has the same value as the load input from the startup load detection unit 92, the ranking generation unit 81 selects from the loads L -y to L +y a load that has a value closest to the load value input from the startup load detection unit 92. In addition, in the update process of the success frequencies SF _0 to SF _x , if there is no startup voltage among the startup voltages V0 to Vx that has the same value as the voltage command for the startup voltage stored in a predetermined storage area of the control unit 80, the ranking generation unit 81 selects from the startup voltages V0 to Vx a startup voltage that has a value closest to the value of the voltage command.

ところで、制御部80は、記憶領域の容量に上限を有している場合がある。この場合、ランキング生成部81は、成功頻度SF_0~SF_xとして設定できる値に制限値を設けていてもよい。例えば、負荷L-y~L+yのうちのいずれかの負荷に組み合わせて記憶された成功頻度SF_0~SF_xの中に制限値に到達した負荷が生じた場合、ランキング生成部81は、当該負荷と組み合わされた全ての成功頻度SF_0~SF_xの値を所定値だけ低減(例えば半減)してもよい。また、ランキング生成部81は、負荷L-y~L+yのうち、制限値に到達した成功頻度に組み合わされた負荷に対応付く成功頻度SF_0~SF_xのみを調整対象としてもよい。また、ランキング生成部81は、制限値に到達した成功頻度が生じた場合には、記憶している全ての成功頻度SF_0~SF_xを調整対象としてもよい。 Incidentally, the control unit 80 may have an upper limit on the capacity of the storage area. In this case, the ranking generation unit 81 may set a limit value on the values that can be set as the success frequencies SF _0 to SF _x . For example, when a load that reaches the limit value occurs among the success frequencies SF _0 to SF _x stored in combination with any of the loads L -y to L +y , the ranking generation unit 81 may reduce (for example, halve ) the values of all the success frequencies SF _0 to SF _x combined with the load by a predetermined value. Furthermore, the ranking generation unit 81 may adjust only the success frequencies SF _0 to SF _x corresponding to the load combined with the success frequency that reaches the limit value among the loads L -y to L + y. Furthermore, the ranking generation unit 81 may adjust all the stored success frequencies SF _0 to SF _x when a success frequency that reaches the limit occurs.

このように、ランキング生成部81は、コンパレータ72から入力される出力信号の信号レベルに基づいて、ファンモータMの起動に成功したと判断した場合には、設定された全ての成功頻度SF_0~SF_xのうちのいずれか1つを更新する。一方、ランキング生成部81は、コンパレータ72から入力される出力信号の信号レベルに基づいて、ファンモータMの起動に成功していない(脱調状態)と判断した場合には、起動負荷検出部92から負荷の値が入力されたとしても成功頻度SF_0~SF_xのいずれも更新しない。 In this way, the ranking generation unit 81 updates any one of all the set success frequencies SF_0 to SF_x when it determines that the fan motor M has been successfully started based on the signal level of the output signal input from the comparator 72. On the other hand, when the ranking generation unit 81 determines that the fan motor M has not been successfully started (out-of-step state) based on the signal level of the output signal input from the comparator 72, it does not update any of the success frequencies SF_0 to SF_x even if a load value is input from the starting load detection unit 92.

ランキング生成部81は、成功頻度SF_0~SF_xを更新した場合には、成功起動電圧のランキングも更新する。ランキング生成部81は、成功起動電圧のランキングを更新するために、成功起動電圧をインデックスで表したヒストグラムを更新し、更新したヒストグラムを用いてインデックスのランキングを更新する。インデックスは起動電圧に対応付けられているので(図5参照)、当該ヒストグラムに基づいてインデックスのランキングを更新することによって、ファンモータの起動に成功した起動電圧のランキングを更新することができる。 When the ranking generation unit 81 updates the success frequencies SF_0 to SF_x , it also updates the ranking of the successful start-up voltages. To update the ranking of the successful start-up voltages, the ranking generation unit 81 updates a histogram that represents the successful start-up voltages as indexes, and updates the ranking of the indices using the updated histogram. Since the indexes are associated with the start-up voltages (see FIG. 5), the ranking of the start-up voltages that successfully started the fan motor can be updated by updating the ranking of the indices based on the histogram.

図7は、ファンモータMの起動に成功した起動電圧V0~VxをインデックスId1~Idxによって表したヒストグラムの一例を示す図である。当該ヒストグラムは、ランキング生成部81によって生成される。ランキング生成部81は、予め記憶している負荷L-y~L+y(図6参照)ごとに当該ヒストグラムを紐付けて生成する。図7中に示すヒストグラムの横軸は、インデックスId0~Idxを示し、図7中に示すヒストグラムの縦軸は、起動成功電圧の頻度(すなわち成功頻度)を示している。 Fig. 7 is a diagram showing an example of a histogram in which starting voltages V0 to Vx that successfully started the fan motor M are represented by indexes Id1 to Idx. The histogram is generated by a ranking generation unit 81. The ranking generation unit 81 generates the histogram by linking it to each of the loads L -y to L +y (see Fig. 6) stored in advance. The horizontal axis of the histogram shown in Fig. 7 indicates the indexes Id0 to Idx, and the vertical axis of the histogram shown in Fig. 7 indicates the frequency of successful start voltages (i.e., success frequency).

ランキング生成部81は、成功頻度を更新した場合、負荷L-y~L+yの中から、更新した成功頻度に組み合わされた負荷を選択し、選択した負荷に紐付けられたヒストグラムのインデックスId0~Idxのうち、更新された成功頻度に対応する起動電圧を表すインデックスの頻度を1だけ増加する。これにより、ランキング生成部81は、更新した成功頻度に組み合わされた負荷に紐付けられたヒストグラムを更新することができる。例えば、負荷L+yに組み合わされた成功頻度SF_4が更新された場合、ランキング生成部81は、負荷L+yを選択し、選択した負荷L+yに紐づけられたヒストグラムのインデックスId0~Idxのうち、起動電圧V4に対応するインデックスId4の頻度を1だけ増加する。このようにして、ランキング生成部81は、選択した負荷L+yに紐付けられたヒストグラムを更新することができる。 When the ranking generation unit 81 updates the success frequency, it selects a load combined with the updated success frequency from among the loads L -y to L +y , and increases by 1 the frequency of the index representing the start-up voltage corresponding to the updated success frequency among the indexes Id0 to Idx of the histogram linked to the selected load. This allows the ranking generation unit 81 to update the histogram linked to the load combined with the updated success frequency. For example, when the success frequency SF _4 combined with the load L +y is updated, the ranking generation unit 81 selects the load L +y , and increases by 1 the frequency of the index Id4 corresponding to the start-up voltage V4 among the indexes Id0 to Idx of the histogram linked to the selected load L + y. In this way, the ranking generation unit 81 can update the histogram linked to the selected load L +y .

ランキング生成部81は、ファンモータMの起動に成功した起動電圧V0~VxをインデックスId1~Idxによって表したヒストグラムに基づいて、インデックスId1~Idxを用いてファンモータMの起動に成功した起動電圧V0~Vxのランキングを生成する。図8は、ランキング生成部81によって生成され、ファンモータMの起動に成功した起動電圧V0~Vxの成功頻度のランキングをインデックスId1~Idxによって表した図である。ランキング生成部81は、予め記憶している負荷L-y~L+y(図6参照)ごとに当該ランキングを生成する。図8中の横軸は、起動成功電圧の頻度(すなわち成功頻度)を示し、図8中の縦軸は、インデックスId0~Idxを示している。また、図8は、図7に示すヒストグラムに基づくランキングを表している。 The ranking generating unit 81 generates a ranking of the starting voltages V0 to Vx that successfully start the fan motor M using the indexes Id1 to Idx based on a histogram in which the starting voltages V0 to Vx that successfully start the fan motor M are represented by the indexes Id1 to Idx. FIG. 8 is a diagram in which the ranking generating unit 81 generates a ranking of the success frequency of the starting voltages V0 to Vx that successfully start the fan motor M using the indexes Id1 to Idx. The ranking generating unit 81 generates the ranking for each of the loads L −y to L +y (see FIG. 6) that are stored in advance. The horizontal axis in FIG. 8 indicates the frequency of the starting success voltage (i.e., the success frequency), and the vertical axis in FIG. 8 indicates the indexes Id0 to Idx. FIG. 8 also shows the ranking based on the histogram shown in FIG. 7.

図8に示すように、ランキング生成部81は、インデックスId1~Idxによって表したヒストグラムを用いて、成功頻度が高い順にインデックスId1~Idxを並び替えて、ファンモータMの起動に成功した起動電圧V0~Vxのランキングを生成する。ランキング生成部81は、成功頻度が同じインデックスについては、起動電圧が小さい方のインデックスを上位にランク付けする。例えば、インデックスId1及びインデックスId2の成功頻度が互いに同じ場合には、ランキング生成部81は、対応付けられた起動電圧が低いインデックスId1をインデックスId2(図5参照)よりも上位にランク付けする。 As shown in FIG. 8, the ranking generation unit 81 uses a histogram represented by the indexes Id1 to Idx to rearrange the indexes Id1 to Idx in descending order of success frequency to generate a ranking of the startup voltages V0 to Vx that successfully started the fan motor M. For indexes with the same success frequency, the ranking generation unit 81 ranks the index with the smaller startup voltage higher. For example, if the success frequencies of indexes Id1 and Id2 are the same, the ranking generation unit 81 ranks index Id1, which is associated with a lower startup voltage, higher than index Id2 (see FIG. 5).

このように、ランキング生成部81は、ファンモータMの起動時の負荷L-y~L+yごとに、ファンモータMの起動に成功する確率の高い起動電圧をランク付けすることができる。また、ランキング生成部81は、ファンモータMの起動に成功する度に成功起動電圧のランキングを更新することができる。 In this way, the ranking generation unit 81 can rank the starting voltages with a high probability of successfully starting the fan motor M for each load L -y to L +y at the time of starting the fan motor M. In addition, the ranking generation unit 81 can update the ranking of successful start-up voltages every time the start-up of the fan motor M is successful.

詳細は後述するが、モータ制御装置1は、ランキング生成部81で生成された起動電圧のランキングを用いることによって、ファンモータMの起動時にファンモータMに加わる負荷に応じて必要最小限と予測される起動電圧でファンモータMを起動することができる。これにより、モータ制御装置1は、ファンモータMの起動時の省エネルギー性の向上を図ることができる。 As will be described in detail later, the motor control device 1 can use the ranking of start-up voltages generated by the ranking generation unit 81 to start the fan motor M at a start-up voltage that is predicted to be the minimum required depending on the load applied to the fan motor M when the fan motor M is started. This allows the motor control device 1 to improve energy conservation when starting the fan motor M.

次に、ランキング生成部81で生成された起動電圧のランキングに基づいてファンモータMの起動処理時に用いる起動電圧を選択する起動電圧選択部82について説明する。起動電圧選択部82は、負荷検出部90に設けられた回転検出部91(図1参照)から入力される空転方向及び空転回転数に基づいて、ファンモータMの起動を開始する前にファンモータMに掛かっている負荷(以下、「起動前負荷」と称する場合がある)を算出する。起動電圧選択部82は、ファンモータMの起動前負荷と、ファンモータMの起動成功時の負荷L-y~L+yとの対応関係を記憶している。起動電圧選択部82は、この対応関係に基づいて、算出した起動前負荷に対応する起動成功時の負荷を負荷L-y~L+yの中から決定する。起動電圧選択部82は、負荷L-y~L+yの中から決定した負荷に紐付く起動電圧のランキングを参照し、より上位にランキングされたインデックスを選択する。起動電圧選択部82は、ランキング生成部81に記憶されたインデックスと起動電圧との対応関係に基づいて、選択したインデックスに対応する起動電圧を選択する。詳細は後述するが、起動電圧選択部82によって選択された起動電圧は、ファンモータMの起動処理時にファンモータMを加速するための加速電圧に用いられる。 Next, the start-up voltage selection unit 82 that selects the start-up voltage used during the start-up process of the fan motor M based on the ranking of the start-up voltages generated by the ranking generation unit 81 will be described. The start-up voltage selection unit 82 calculates the load (hereinafter, sometimes referred to as the "pre-start load") applied to the fan motor M before starting the fan motor M based on the idling direction and the idling rotation speed input from the rotation detection unit 91 (see FIG. 1) provided in the load detection unit 90. The start-up voltage selection unit 82 stores a correspondence relationship between the pre-start load of the fan motor M and the loads L -y to L +y at the time of successful start-up of the fan motor M. Based on this correspondence relationship, the start-up voltage selection unit 82 determines the load at the time of successful start-up corresponding to the calculated pre-start load from among the loads L -y to L +y . The start-up voltage selection unit 82 refers to the ranking of the start-up voltages associated with the loads determined from among the loads L -y to L +y , and selects an index that is ranked higher. The start-up voltage selection unit 82 selects a start-up voltage corresponding to the selected index based on the correspondence between the indexes and the start-up voltages stored in the ranking generation unit 81. Although details will be described later, the start-up voltage selected by the start-up voltage selection unit 82 is used as an acceleration voltage for accelerating the fan motor M during the start-up process of the fan motor M.

このように、起動電圧選択部82は、より上位にランキングされた起動電圧を選択する。これにより、起動電圧選択部82は、ファンモータMの起動を開始する前(すなわち起動開始直前)にファンモータMに掛かっている負荷の大きさから、当該負荷において成功頻度が大きいインデックスに対応付けられた起動電圧を選択することができる。これにより、モータ制御装置1は、ファンモータMに加わる負荷に応じて、必要最小限かつ起動成功の確率が高い起動電圧によってファンモータMを起動できる。 In this way, the start-up voltage selection unit 82 selects a higher ranked start-up voltage. This allows the start-up voltage selection unit 82 to select a start-up voltage associated with an index that has a high success frequency for the load applied to the fan motor M before the fan motor M starts to start (i.e., immediately before the start-up starts). This allows the motor control device 1 to start the fan motor M with the minimum necessary start-up voltage that has a high probability of successful start-up, depending on the load applied to the fan motor M.

起動電圧選択部82は、選択した起動電圧の電圧指令をモータ印加電圧の電圧指令Vとして同期電圧設定部3に出力する。起動電圧選択部82から入力されるモータ印加電圧の電圧指令Vは、同期電圧設定部3に設けられた電圧出力部40の固定電圧出力部41に入力される。 The start-up voltage selection unit 82 outputs the selected voltage command for the start-up voltage as a voltage command V * for the motor application voltage to the synchronous voltage setting unit 3. The voltage command V * for the motor application voltage input from the start-up voltage selection unit 82 is input to a fixed voltage output unit 41 of a voltage output unit 40 provided in the synchronous voltage setting unit 3.

<モータ制御装置における処理>
次に、ファンモータMを起動する際の、モータ制御装置1の処理手順の一例を、図1及び図5から図8を参照しつつ図9から図11に示すフローチャートを伴って説明する。
<Processing in the motor control device>
Next, an example of a processing procedure of the motor control device 1 when starting the fan motor M will be described with reference to FIGS. 1 and 5 to 8 as well as the flowcharts shown in FIGS.

図1に示すモータ制御装置1によるファンモータMの起動が開始されると、図9に示すように、ステップS1において、ファンモータM(図1参照)の起動を開始する前(すなわち起動開始直前)でのファンモータMに加わる負荷が検出され、ステップS2の処理に移行する。ここで、ファンモータMの起動を開始する前(すなわち起動開始直前)とは、モータ制御装置1に電源が投入された後であってファンモータMに対して駆動信号が入力される前の期間をいう。ステップS1において、例えば制御部80(図1参照)は、ファンモータMの起動開始直前に、負荷検出部90に設けられた回転検出部91(図1参照)から入力されるファンモータMの回転方向及び回転数に基づいて、当該起動開始直前のファンモータMに掛かっている負荷を検出する。制御部80は、例えば起動電圧選択部82(図1参照)を機能させて当該起動開始直前のファンモータMに掛かっている負荷が負荷L-y~L+y(図6参照)のいずれに対応しているのかを検出する。また、制御部80は、検出された負荷の値を所定の記憶領域に記憶する。 When the motor control device 1 shown in FIG. 1 starts to start the fan motor M, as shown in FIG. 9, in step S1, the load applied to the fan motor M (see FIG. 1) before the start of the fan motor M (i.e., immediately before the start of the fan motor M) is detected, and the process proceeds to step S2. Here, "before the start of the fan motor M (i.e., immediately before the start of the fan motor M)" refers to a period after the motor control device 1 is powered on and before a drive signal is input to the fan motor M. In step S1, for example, the control unit 80 (see FIG. 1) detects the load applied to the fan motor M immediately before the start of the fan motor M based on the rotation direction and the number of rotations of the fan motor M input from the rotation detection unit 91 (see FIG. 1) provided in the load detection unit 90 immediately before the start of the fan motor M. The control unit 80, for example, activates the start voltage selection unit 82 (see FIG. 1) to detect which of the loads L -y to L +y (see FIG. 6) the load applied to the fan motor M immediately before the start of the fan motor M corresponds to. The control unit 80 also stores the detected load value in a predetermined storage area.

次いで、ステップS2において、起動電圧選択部82は、起動電圧を選択し、ステップS3の処理に移行する。起動電圧選択部82は、ステップS1において検出した負荷、ランキング生成部81で生成された起動電圧のランキング(図8参照)及びランキング生成部81に記憶された起動電圧とインデックスとの対応関係(図5参照)に基づいて起動電圧を選択する。制御部80は、起動電圧選択部82によって選択された起動電圧の値を所定の記憶領域に記憶する。 Next, in step S2, the start-up voltage selection unit 82 selects a start-up voltage and proceeds to processing in step S3. The start-up voltage selection unit 82 selects a start-up voltage based on the load detected in step S1, the ranking of start-up voltages generated by the ranking generation unit 81 (see FIG. 8), and the correspondence between the start-up voltage and the index stored in the ranking generation unit 81 (see FIG. 5). The control unit 80 stores the value of the start-up voltage selected by the start-up voltage selection unit 82 in a specified memory area.

次いで、ステップS3において、制御部80は、回転検出部91からの入力により、ファンモータMの空転方向を判定する。制御部80は、ファンモータMが正転中でない(逆転中である)と判定した場合(No)、ステップS4の処理に移行する。一方、制御部80は、ファンモータMが正転中であると判定した場合(Yes)には、ステップS4の処理を実行せずにステップS5の処理に移行する。 Next, in step S3, the control unit 80 determines the idling direction of the fan motor M based on the input from the rotation detection unit 91. If the control unit 80 determines that the fan motor M is not rotating forward (reversely), (No), it proceeds to processing in step S4. On the other hand, if the control unit 80 determines that the fan motor M is rotating forward (Yes), it proceeds to processing in step S5 without executing processing in step S4.

次いで、ステップS4において、逆転用起動プロセスが実行され、ステップS5の処理に移行する。逆転用起動プロセスでは、逆回転のままでファンモータMの同期運転を制御し、ファンモータMの位相を安定化させ、その後にファンモータMを反転動作させる。逆転用起動プロセスの詳細な処理については後述する。 Next, in step S4, the reverse rotation start-up process is executed, and the process proceeds to step S5. In the reverse rotation start-up process, the synchronous operation of the fan motor M is controlled while the fan motor M continues to rotate in reverse, the phase of the fan motor M is stabilized, and then the fan motor M is caused to operate in reverse. The detailed processing of the reverse rotation start-up process will be described later.

次いで、ステップS5において、正転用起動プロセスが実行され、ステップS6の処理に移行する。正転用起動プロセスでは、正回転のままでファンモータMの同期運転を制御し、ファンモータMの位相を安定化させる。正転用起動プロセスの詳細な処理については後述する。 Next, in step S5, the normal rotation startup process is executed, and the process proceeds to step S6. In the normal rotation startup process, the synchronous operation of the fan motor M is controlled while maintaining normal rotation, and the phase of the fan motor M is stabilized. The detailed processing of the normal rotation startup process will be described later.

次いで、ステップS6において、制御部80は、脱調判定を実行し、ステップS7の処理に移行する。上述のとおり、制御部80は、電流検出回路21(図1参照)から入力されるU相電流Iuの振幅に基づく振幅信号の電圧と、しきい値電圧Vthとの比較結果に基づく脱調判定部70(図1参照)の出力信号の信号レベルを用いて、ファンモータMが脱調状態であるか否かを判定する。 Next, in step S6, the control unit 80 executes an out-of-step determination, and proceeds to processing in step S7. As described above, the control unit 80 determines whether the fan motor M is out of step using the signal level of the output signal of the out-of-step determination unit 70 (see FIG. 1), which is based on the comparison result between the voltage of the amplitude signal based on the amplitude of the U-phase current Iu input from the current detection circuit 21 (see FIG. 1) and the threshold voltage Vth.

次いで、ステップS7において、制御部80は、ファンモータMの起動に成功したか否かを判定する。制御部80は、ステップS6においてファンモータMが脱調状態でないと判定した場合には、ファンモータMの起動に成功した判定し(Yes)、ステップS8の処理に移行する。一方、制御部80は、ステップS6においてファンモータMが脱調状態であると判定した場合には、ファンモータMの起動に成功していないと判定し(No)、ステップS12の処理に移行する。 Next, in step S7, the control unit 80 determines whether or not the fan motor M has been successfully started. If the control unit 80 determines in step S6 that the fan motor M is not out of step, it determines that the fan motor M has been successfully started (Yes) and proceeds to processing in step S8. On the other hand, if the control unit 80 determines in step S6 that the fan motor M is out of step, it determines that the fan motor M has not been successfully started (No) and proceeds to processing in step S12.

次いで、ステップS8において、制御部80は、ランキング生成部81(図1参照)を制御してファンモータMの起動成功時の負荷を検出し、ステップS9の処理に移行する。具体的に、ステップS8において、ランキング生成部81は、負荷検出部90に設けられた起動負荷検出部92(図1参照)から入力される負荷の値に対応する負荷を負荷L-y~L+yの中から検出する。 Next, in step S8, the control unit 80 controls the ranking generation unit 81 (see FIG. 1) to detect the load when the fan motor M was successfully started, and proceeds to the process of step S9. Specifically, in step S8, the ranking generation unit 81 detects a load from among the loads L -y to L +y that corresponds to the load value input from the starting load detection unit 92 (see FIG. 1) provided in the load detection unit 90.

次いで、ステップS9において、制御部80は、ランキング生成部81を制御して、成功起動電圧をインデックスで表したヒストグラムの更新などの処理を実行し、ステップS10の処理に移行する。ステップS7において起動に成功したと判定された場合、ステップS2において選択された起動電圧は、ファンモータMの起動に成功した成功起動電圧となる。このため、ステップS9において、ランキング生成部81は、負荷L-y~L+yの中からステップS8において検出された負荷に組み合わされた成功頻度SF_0~SF_xのうち、ステップS2において選択された起動電圧に対応する成功頻度の値を更新する。また、ランキング生成部81は、負荷L-y~L+yの中からステップS8において検出された負荷に紐付けされたインデックスのヒストグラムを更新する。また、ランキング生成部81は、更新されたヒストグラムから生成される成功起動電圧の成功頻度のランキングを更新する。 Next, in step S9, the control unit 80 controls the ranking generation unit 81 to execute processing such as updating the histogram in which the successful start-up voltage is represented by an index, and proceeds to processing in step S10. If it is determined in step S7 that the start-up is successful, the start-up voltage selected in step S2 becomes the successful start-up voltage at which the fan motor M is successfully started. Therefore, in step S9, the ranking generation unit 81 updates the value of the success frequency corresponding to the start-up voltage selected in step S2 among the success frequencies SF _0 to SF _x combined with the loads detected in step S8 from among the loads L -y to L + y. In addition, the ranking generation unit 81 updates the histogram of the index associated with the loads detected in step S8 from among the loads L -y to L +y . In addition, the ranking generation unit 81 updates the ranking of the success frequencies of the successful start-up voltages generated from the updated histogram.

次いで、ステップS10において、制御部80は、ファンモータMの運転モードをロータの位置を推定しない運転モード(同期運転モード)からロータの位置を推定する運転モード(ベクトル制御の運転モード(以下、「ベクトル制御モード」と称する場合がある))に移行させ、ベクトル制御モードでファンモータMを駆動させる。制御部80は、ベクトル制御モードでファンモータMを駆動させた後に、ステップS11の処理に移行する。 Next, in step S10, the control unit 80 transitions the operation mode of the fan motor M from an operation mode in which the rotor position is not estimated (synchronous operation mode) to an operation mode in which the rotor position is estimated (vector control operation mode (hereinafter sometimes referred to as "vector control mode")), and drives the fan motor M in the vector control mode. After driving the fan motor M in the vector control mode, the control unit 80 transitions to the processing of step S11.

次いで、ステップS11において、制御部80は、ステップS10でのベクトル制御モードでの駆動を引き続き行い、ベクトル制御でファンモータMを駆動する通常運転を行う。これにより、モータ制御装置1が実行するファンモータMの起動処理が終了する。 Next, in step S11, the control unit 80 continues driving in the vector control mode in step S10 and performs normal operation by driving the fan motor M with vector control. This ends the start-up process of the fan motor M executed by the motor control device 1.

一方、ファンモータMの起動に成功していないと判定した場合(ステップS7のNo)、ステップS12において、制御部80は、所定の記憶領域に記憶されたファンモータMの起動が成功するまで起動処理を繰り返す回数である起動処理回数を1だけ増加し、ステップS13の処理に移行する。起動処理回数は、制御部80の所定の記憶領域に記憶されている。 On the other hand, if it is determined that the fan motor M has not been successfully started (No in step S7), in step S12, the control unit 80 increments the startup process count, which is the number of times the startup process is repeated until the startup of the fan motor M is successful and is stored in a specified memory area, by 1, and proceeds to step S13. The startup process count is stored in a specified memory area of the control unit 80.

次いで、ステップS13において、制御部80は、ステップS12において更新した起動処理回数がファンモータMの起動処理を繰り返す最大回数以下であるか否かを判定する。制御部80には、ファンモータMの起動に失敗した場合に起動処理を再び実行可能な最大の回数(最大回数)が予め設定されている。制御部80は、ステップS12において更新した起動処理回数が予め設定された当該最大回数以下と判定した場合(Yes)には、ステップS14の処理に移行する。一方、制御部80は、ステップS12において更新した起動処理回数が予め設定された当該最大回数以下でない(最大回数よりも大きい)と判定した場合(No)には、ステップS16の処理に移行する。 Next, in step S13, the control unit 80 determines whether the number of startup processes updated in step S12 is equal to or less than the maximum number of times to repeat the startup process of the fan motor M. The control unit 80 presets a maximum number of times (maximum number) that the startup process can be executed again if startup of the fan motor M fails. If the control unit 80 determines that the number of startup processes updated in step S12 is equal to or less than the preset maximum number (Yes), it proceeds to processing of step S14. On the other hand, if the control unit 80 determines that the number of startup processes updated in step S12 is not equal to or less than the preset maximum number (greater than the maximum number) (No), it proceeds to processing of step S16.

次いで、ステップS14において、制御部80は、ステップS12において更新した起動処理回数と同じ数のランキングのインデックス(例えば起動が2回目ならば2位のインデックス)を選択し、ステップS15の処理に移行する。具体的に、制御部80は、ステップS8において負荷L-y~L+yの中から検出された負荷に紐付けされたインデックスのヒストグラムに基づいて生成された成功起動電圧の成功頻度のランキングを取得する。制御部80は、取得したランキングからステップS12において更新した起動処理回数と同じ数のランキングのインデックスを選択する。起動電圧選択部82は、起動電圧V0~Vxの中から、制御部80によって選択されたインデックスに対応付けられた起動電圧を選択し、所定の記憶領域に記憶された起動電圧の値を選択した起動電圧の値に更新する。 Next, in step S14, the control unit 80 selects an index of a ranking with the same number as the number of startup processes updated in step S12 (for example, the second index if the startup is the second time), and proceeds to processing in step S15. Specifically, the control unit 80 acquires a ranking of the success frequency of successful startup voltages generated based on a histogram of indexes linked to loads detected from among the loads L -y to L +y in step S8. The control unit 80 selects an index of a ranking with the same number as the number of startup processes updated in step S12 from the acquired rankings. The startup voltage selection unit 82 selects a startup voltage associated with the index selected by the control unit 80 from among the startup voltages V0 to Vx, and updates the value of the startup voltage stored in a predetermined storage area to the value of the selected startup voltage.

次いで、ステップS15において、制御部80は、ファンモータMの起動開始直前にファンモータMが正転中であったか否かを判定する。制御部80は、ステップS14において取得したランキングに紐付けられた負荷が負荷L~L+yのいずれかである場合には、ファンモータMが正転中であったと判定し(Yes)、ステップS5の処理に移行する。これにより、モータ制御装置1は、ステップS14において設定された起動電圧を用いて、正転用起動プロセス(ステップS5)を実行し、ファンモータMを再び起動する。 Next, in step S15, the control unit 80 determines whether or not the fan motor M was rotating in the forward direction immediately before the start of the fan motor M. If the load linked to the ranking acquired in step S14 is any of the loads L 0 to L +y , the control unit 80 determines that the fan motor M was rotating in the forward direction (Yes), and proceeds to the process of step S5. As a result, the motor control device 1 executes the forward rotation startup process (step S5) using the startup voltage set in step S14, and starts the fan motor M again.

一方、制御部80は、ステップS14において取得したランキングに紐付けられた負荷が負荷L-y~L-1のいずれかである場合には、ファンモータMが正転中でなかったと判定し(No)、ステップS4の処理に移行する。これにより、モータ制御装置1は、ステップS13において設定された起動電圧を用いて、逆転用起動プロセス(ステップS4)を実行し、ファンモータMを再び起動する。 On the other hand, if the load linked to the ranking acquired in step S14 is any one of the loads L -y to L -1 , the control unit 80 determines that the fan motor M was not rotating in the forward direction (No), and proceeds to the process of step S4. As a result, the motor control device 1 executes the reverse rotation start-up process (step S4) using the start-up voltage set in step S13, and starts the fan motor M again.

このように、制御部80(より具体的には起動電圧選択部82)は、ファンモータMの起動に失敗したときにランキングに基づいて起動電圧を変更して選択し、ファンモータMの再起動を試みるようになっている。ファンモータMの再起動により、ステップS7で起動成功と判定された場合、制御部80はステップS8の処理に移行する。また、ランキング生成部81はステップS9において所定の記憶領域に記憶されている起動処理回数をリセットする。 In this way, the control unit 80 (more specifically, the start-up voltage selection unit 82) changes and selects the start-up voltage based on the ranking when the start-up of the fan motor M fails, and attempts to restart the fan motor M. If the restart of the fan motor M is determined to be successful in step S7, the control unit 80 proceeds to the process of step S8. In addition, the ranking generation unit 81 resets the number of start-up processes stored in a specified memory area in step S9.

ステップS13において起動処理回数が予め設定された所定の最大回数よりも大きいと判定された場合、ステップS16において、制御部80は、ファンモータMの起動処理を最大回数だけ繰り返してもファンモータMの起動に成功しないため、ファンモータMが故障していると判定する。制御部80は、アラームを発生させる等の故障通知を実行し、ファンモータMの起動処理を終了する。 If it is determined in step S13 that the number of startup processes is greater than a preset maximum number of times, in step S16, the control unit 80 determines that the fan motor M is faulty because the fan motor M has not been successfully started even after repeating the startup process of the fan motor M the maximum number of times. The control unit 80 issues a fault notification, such as by generating an alarm, and ends the startup process of the fan motor M.

次に、ファンモータMの起動処理における逆転用起動プロセス(ステップS4)の処理の一例について図10を伴って説明する。 Next, an example of the reverse rotation start process (step S4) in the start-up process of the fan motor M will be described with reference to FIG. 10.

図10に示すように、逆転用起動プロセスが開始されると、まず、ステップS41において、逆転方向での同期運転(以下、「逆転同期運転」と称する場合がある)を開始し、ステップS42の処理に移行する。ステップS41では、制御部80は、ファンモータMを逆転方向の回転を開始させるための逆転時の起動開始電圧Vgs(図13参照)の電圧値及び逆転時の起動開始回転数ωges(図13参照)の値などを初期値に設定する。 10, when the reverse rotation start-up process is started, first, in step S41, synchronous operation in the reverse direction (hereinafter, sometimes referred to as "reverse rotation synchronous operation") is started, and the process proceeds to step S42. In step S41, the control unit 80 sets to initial values the voltage value of the reverse rotation start-up voltage Vgs * (see FIG. 13) for starting rotation of the fan motor M in the reverse direction, the value of the reverse rotation start-up rotation speed ω * ges (see FIG. 13), and the like.

次いで、ステップS42において、ファンモータMを逆転同期運転で運転させ、ステップS43の処理に移行する。ステップS42における逆転同期運転において、制御部80は、逆転時の起動開始電圧Vgsから加速電圧Vgh(図13参照)に収束するようにファンモータMを駆動する。起動電圧選択部82は、逆転同期運転において、逆転時の加速電圧Vghの電圧指令として、ステップS2又はステップS14で選択した起動電圧の電圧指令を同期電圧設定部3(図1参照)に出力する。また、制御部80は、逆転時の起動開始回転数ωgesから加速回転数ωgehに収束するようにファンモータMを駆動する。 Next, in step S42, the fan motor M is operated in reverse synchronous operation, and the process proceeds to step S43. In the reverse synchronous operation in step S42, the control unit 80 drives the fan motor M so that the reverse rotation start voltage Vgs * converges to the acceleration voltage V * gh (see FIG. 13) during the reverse synchronous operation. The start voltage selection unit 82 outputs the voltage command of the start voltage selected in step S2 or step S14 to the synchronous voltage setting unit 3 (see FIG. 1) as the voltage command of the acceleration voltage V * gh during the reverse rotation during the reverse synchronous operation. Also, the control unit 80 drives the fan motor M so that the reverse rotation start rotation speed ω * ges converges to the acceleration rotation speed ω * geh during the reverse rotation.

ステップS42での逆転同期運転は、実験によって予め定められた所定の時間T2g(図13参照)だけ行われる。逆転同期運転開始後、制御部80は、経過時間が所定の時間T2gに達したか否かを監視し、絶えず現在が逆転同期運転区間T12内かどうかを判定する。制御部80は、現在が逆転同期運転区間T12内であると判定した場合は逆転同期運転を継続する。一方、制御部80は、現在が逆転同期運転区間T12内でないと判定した場合は所定の時間が経過した(すなわち経過時間が所定の時間T2gに達した)と判定し、逆転同期運転を終了させ、ステップS43へと移行する。 The reverse synchronous operation in step S42 is performed for a predetermined time T2g (see FIG. 13) that is determined in advance by experiment. After the reverse synchronous operation starts, the control unit 80 monitors whether the elapsed time has reached the predetermined time T2g, and constantly determines whether the current time is within the reverse synchronous operation section T12. If the control unit 80 determines that the current time is within the reverse synchronous operation section T12, it continues the reverse synchronous operation. On the other hand, if the control unit 80 determines that the current time is not within the reverse synchronous operation section T12, it determines that the predetermined time has elapsed (i.e., the elapsed time has reached the predetermined time T2g), ends the reverse synchronous operation, and proceeds to step S43.

次いで、ステップS43において、制御部80は、位相調整処理を実行し、ステップS44の処理に移行する。ステップS43において、制御部80は、加速電圧Vghを維持した状態で、回転数が加速回転数ωgehからγ軸電流Iγをゼロにし得る回転数ωe′(図1参照)に収束するようにファンモータMを制御する。 Next, in step S43, the control unit 80 executes a phase adjustment process, and proceeds to the process of step S44. In step S43, the control unit 80 controls the fan motor M so that the rotation speed converges from the acceleration rotation speed ω * geh to the rotation speed ωe' (see FIG. 1) at which the γ-axis current Iγ can be made zero, while maintaining the acceleration voltage Vgh*.

ステップS43の位相調整処理は、実験によって予め定められた所定の時間T3g(図13参照)だけ行われる。制御部80は、経過時間が所定の時間T3gに達したか否かを監視し、絶えず現在が位相調整区間T13内かどうかを判定する。制御部80は、現在が位相調整区間T13内であると判定した場合は位相調整処理を継続する。一方、制御部80は、現在が位相調整区間T13内でないと判定した場合は所定の時間が経過した(すなわち経過時間が所定の時間T3gに達した)と判定し、位相調整処理を終了させ、ステップS44へと移行する。 The phase adjustment process in step S43 is performed for a predetermined time T3g (see FIG. 13) that is determined in advance by experiment. The control unit 80 monitors whether the elapsed time has reached the predetermined time T3g, and constantly determines whether the current time is within the phase adjustment interval T13. If the control unit 80 determines that the current time is within the phase adjustment interval T13, it continues the phase adjustment process. On the other hand, if the control unit 80 determines that the current time is not within the phase adjustment interval T13, it determines that the predetermined time has elapsed (i.e., the elapsed time has reached the predetermined time T3g), ends the phase adjustment process, and proceeds to step S44.

次いで、ステップS44において、制御部80は、ファンモータMの運転モードを同期運転モードからベクトル制御モードへ移行し、一定の回転数で回転するようにファンモータMを制御し、ステップS45の処理に移行する。制御部80は、一定の回転数で回転するようにファンモータMを制御するに伴い、モータ印加電圧も一定となるように制御する。 Next, in step S44, the control unit 80 transitions the operation mode of the fan motor M from the synchronous operation mode to the vector control mode, controls the fan motor M to rotate at a constant rotation speed, and transitions to processing in step S45. As the control unit 80 controls the fan motor M to rotate at a constant rotation speed, it also controls the motor applied voltage to be constant.

次いで、ステップS45において、制御部80は、ファンモータMの回転方向を逆転方向から正転方向に反転させる同期運転(以下、「反転同期運転」と称する場合がある)を実行し、ステップS5(図9参照)の処理に移行する。具体的には、制御部80は、回転速度を徐々に減速させて回転方向を逆転方向から正転方向に反転させ、その正転方向で同期運転するようにファンモータMを制御する。これにより、逆転用起動プロセスが終了する。 Next, in step S45, the control unit 80 executes synchronous operation (hereinafter sometimes referred to as "reverse synchronous operation") to reverse the rotation direction of the fan motor M from the reverse direction to the forward direction, and proceeds to the processing of step S5 (see FIG. 9). Specifically, the control unit 80 controls the fan motor M to gradually decelerate the rotation speed, reverse the rotation direction from the reverse direction to the forward direction, and perform synchronous operation in the forward direction. This ends the reverse rotation start-up process.

次に、ファンモータMの起動処理における正転用起動プロセス(ステップS5)の処理の一例について図11を伴って説明する。 Next, an example of the normal rotation start process (step S5) in the start-up process of the fan motor M will be described with reference to FIG. 11.

図11に示すように、正転用起動プロセスが開始されると、まず、ステップS51において、正転方向での同期運転(以下、「正転同期運転」と称する場合がある)を開始し、ステップS52の処理に移行する。ステップS45(図10参照)の処理に続いて実行されるステップS51では、制御部80は、ステップS45(図10参照)での正転方向の同期運転を継続する。一方、ステップS3(図9参照)の処理に続いて実行されるステップS51では、制御部80は、ファンモータMを正転方向の回転を開始させるための正転時の起動開始電圧Vs(図12参照)の電圧値及び正転時の起動開始回転数ωes(図12参照)の値などを初期値に設定する。 As shown in Fig. 11, when the normal rotation start-up process is started, first, in step S51, synchronous operation in the normal rotation direction (hereinafter, sometimes referred to as "normal rotation synchronous operation") is started, and the process proceeds to step S52. In step S51, which is executed following the process of step S45 (see Fig. 10), the control unit 80 continues the normal rotation synchronous operation in step S45 (see Fig. 10). On the other hand, in step S51, which is executed following the process of step S3 (see Fig. 9), the control unit 80 sets the voltage value of the normal rotation start-up voltage Vs * (see Fig. 12) and the value of the normal rotation start-up rotation speed ω * es (see Fig. 12) to initial values, which are used to start the fan motor M in the normal rotation direction.

次いで、ステップS52において、ファンモータMを正転同期運転で運転させ、ステップS53の処理に移行する。ステップS52における正転同期運転において、制御部80は、正転時の起動開始電圧から加速電圧に収束するように駆動する。ステップS45の処理の後に実行されるステップS52では、制御部80は、反転同期運転後の正転時の加速電圧Vsh(図13参照)の電圧指令として予め設定されている所定の電圧指令を同期電圧設定部3に出力する。さらに、制御部80は、反転同期運転後の正転時の起動開始回転数ωsesから加速回転数ωseh(図13参照)に収束するようにファンモータMを駆動する。 Next, in step S52, the fan motor M is operated in forward rotation synchronous operation, and the process proceeds to step S53. In the forward rotation synchronous operation in step S52, the control unit 80 drives the fan motor M so that the start-up voltage during forward rotation converges to the acceleration voltage. In step S52, which is executed after the process of step S45, the control unit 80 outputs a predetermined voltage command, which is set in advance as a voltage command for the acceleration voltage V * sh (see FIG. 13) during forward rotation after the reverse synchronization operation, to the synchronization voltage setting unit 3. Furthermore, the control unit 80 drives the fan motor M so that the start-up rotation speed ω * ses during forward rotation after the reverse synchronization operation converges to the acceleration rotation speed ω * seh (see FIG. 13).

一方、ステップS45の処理を介さないステップS3の処理の後に実行されるステップS52では、起動電圧選択部82は、正転同期運転において、正転時の加速電圧Vh(図12参照)の電圧指令として、ステップS2又はステップS14で選択した起動電圧の電圧指令を同期電圧設定部3に出力する。さらに、制御部80は、正転時の起動開始回転数ωesから加速回転数ωeh(図12参照)に収束するようにファンモータMを駆動する。 On the other hand, in step S52 executed after the processing of step S3 without the processing of step S45, the start-up voltage selection unit 82 outputs the voltage command of the start-up voltage selected in step S2 or step S14 as the voltage command of the acceleration voltage V * h (see FIG. 12) during forward rotation in forward rotation synchronous operation to the synchronization voltage setting unit 3. Furthermore, the control unit 80 drives the fan motor M so that the start-up rotation speed ω * es during forward rotation converges to the acceleration rotation speed ω * eh (see FIG. 12).

ステップS52の正転同期運転制御は、実験によって予め定められた所定の時間T2s(図12参照)だけ行われる。制御部80は、経過時間が所定の時間T2sに達したか否かを監視する。制御部80は、正転同期運転の開始後の経過時間が所定の時間T2sに達した時点で、ファンモータMの駆動電圧が加速電圧Vhに収束し、かつファンモータMの回転数が加速回転数ωehに収束したと判定し、正転同期運転を終了させステップS53へと移行する。 The forward rotation synchronous operation control in step S52 is performed for a predetermined time T2s (see FIG. 12) that is determined in advance by an experiment. The control unit 80 monitors whether the elapsed time reaches the predetermined time T2s. When the elapsed time after the start of the forward rotation synchronous operation reaches the predetermined time T2s, the control unit 80 determines that the drive voltage of the fan motor M has converged to the acceleration voltage V * h and the rotation speed of the fan motor M has converged to the acceleration rotation speed ω * eh, ends the forward rotation synchronous operation, and proceeds to step S53.

ステップS53の位相調整処理は、実験によって予め定められた所定の時間T3s(図12参照)だけ行われる。制御部80は、経過時間が所定の時間T3sに達したか否かを監視し、位相調整処理の開始後の経過時間が所定の時間T3sに達した時点で位相調整が終了したと判定し、ステップS6の脱調判定へと移行する。 The phase adjustment process in step S53 is performed for a predetermined time T3s (see FIG. 12) that is determined in advance by experiment. The control unit 80 monitors whether the elapsed time has reached the predetermined time T3s, and when the elapsed time after the start of the phase adjustment process reaches the predetermined time T3s, it determines that the phase adjustment has ended and proceeds to step S6 for out-of-step determination.

<ファンモータMの起動が正転回転から開始される場合の動作>
<起動成功時の動作>
次に、通常起動時、すなわち室外機ファンが逆転していない状態からファンモータMを起動する場合の動作の一例を、図12を伴って説明する。図12は、起動前から通常運転に移行するまでのファンモータMの回転数〔rad/s〕及びモータ印加電圧V〔V〕の電圧指令Vの変化を表す図であり、横軸は時間を示している。ファンモータMの運転区間は、図12に示すように、ステップS1からステップS3の処理が行われる非通電区間T1、ステップS51及びステップS52の処理が行われる正転同期運転区間T2、ステップS53の処理が行われる位相調整区間T3、ステップS6の処理が行われる脱調判定区間T3′、ステップS10の処理が行われるモード移行区間T4、ステップS11の処理が行われる通常運転区間T5に区別される。
<Operation when fan motor M starts from normal rotation>
<Operation when startup is successful>
Next, an example of the operation when starting the fan motor M during normal start-up, i.e., when the outdoor unit fan is not rotating in reverse, will be described with reference to Fig. 12. Fig. 12 is a diagram showing the change in the rotation speed [rad/s] of the fan motor M and the voltage command V * of the motor applied voltage V [V] from before start-up to the transition to normal operation, with the horizontal axis showing time. As shown in Fig. 12, the operation sections of the fan motor M are divided into a non-energized section T1 where the processes of steps S1 to S3 are performed, a forward rotation synchronous operation section T2 where the processes of steps S51 and S52 are performed, a phase adjustment section T3 where the process of step S53 is performed, a step-out determination section T3' where the process of step S6 is performed, a mode transition section T4 where the process of step S10 is performed, and a normal operation section T5 where the process of step S11 is performed.

非通電区間T1では、ファンモータMは起動前の非通電状態にあり、回転検出部91が空転方向及び空転回転数を検出する。図12の場合、検出された空転方向及び空転回転数に基づいてファンモータMが正転方向に回転していると判定され、ファンモータMの運転区間は非通電区間T1から正転同期運転区間T2に移行する。 In the de-energized section T1, the fan motor M is in a de-energized state before startup, and the rotation detection unit 91 detects the idling direction and idling speed. In the case of FIG. 12, it is determined that the fan motor M is rotating in the forward direction based on the detected idling direction and idling speed, and the operation section of the fan motor M transitions from the de-energized section T1 to the forward rotation synchronous operation section T2.

正転同期運転区間T2では、十分な誘起電圧が得られる回転数までファンモータMを加速させるため、モータ印加電圧Vと回転数とを増加させながらファンモータMの回転を加速し、時間の経過と共に回転数を増加させる。 In the forward rotation synchronous operation section T2, in order to accelerate the fan motor M to a rotation speed at which sufficient induced voltage is obtained, the rotation of the fan motor M is accelerated while increasing the motor applied voltage V and the rotation speed, and the rotation speed is increased over time.

ファンモータMは、例えば、時間T2sの間に、回転数が、起動開始回転数ωesから加速回転数ωehに収束するように駆動され、具体的には、次式(7)で表される特性で変化するように駆動される。 The fan motor M is driven, for example, so that the rotation speed converges from the startup rotation speed ω * es to the acceleration rotation speed ω * eh during a time T2s, and specifically, is driven so that the rotation speed changes according to the characteristics expressed by the following equation (7).

Figure 0007497695000001
Figure 0007497695000001

なお、時間T2s、起動開始回転数ωes、加速回転数ωehは、予め行われる試験等によって決定される所定値である。また、時間T2sは、正転同期運転区間T2の開始時点、つまり、ファンモータMへの通電を開始した時点からの経過時間を示す。 The time T2s, the startup rotation speed ω * es, and the acceleration rotation speed ω * eh are predetermined values that are determined in advance by tests, etc. The time T2s indicates the elapsed time from the start of the forward rotation synchronous operation section T2, that is, from the start of the supply of current to the fan motor M.

また、ファンモータMは、例えば、モータ印加電圧Vが、時間T2sの間に、起動開始電圧Vsから加速電圧Vhに収束するように駆動され、具体的には、線形に増加するように駆動される。正転同期運転区間T2において、起動電圧選択部82は、正転時の加速電圧Vhの電圧指令として、非通電区間T1において選択した起動電圧の電圧指令を同期電圧設定部3に出力する。したがって、加速電圧Vhは、非通電区間T1において検出されるファンモータMの空転回転数、すなわち非通電区間T1にファンモータMに掛かっている負荷に応じて異なる値となる。これにより、モータ制御装置1は、ファンモータMの起動時にファンモータMに加わる負荷に応じて必要最小限と予測される起動電圧でファンモータMを起動することができるので、省エネルギー性の向上を図ることができる。 Also, the fan motor M is driven so that the motor applied voltage V converges from the start-up voltage Vs * to the acceleration voltage Vh * during the time T2s, specifically, so as to increase linearly. In the forward rotation synchronous operation section T2, the start-up voltage selection section 82 outputs the voltage command of the start-up voltage selected in the non-energized section T1 to the synchronous voltage setting section 3 as the voltage command of the acceleration voltage V * h during forward rotation. Therefore, the acceleration voltage V * h has a different value depending on the idling speed of the fan motor M detected in the non-energized section T1, that is, the load applied to the fan motor M in the non-energized section T1. As a result, the motor control device 1 can start the fan motor M with a start-up voltage predicted to be the minimum required depending on the load applied to the fan motor M when the fan motor M is started, thereby improving energy saving.

ファンモータMを、例えば目標値まで加速したならば、位相調整区間T3に移行する。
位相調整区間T3では、正転同期運転区間T2で到達した加速電圧Vhに対して、現在の負荷状態に合わせて回転数を調整することにより、γ-δ座標系と、d-q座標系との位相差を一致させる。つまり、ファンモータMは、モータ印加電圧Vが加速電圧Vhを維持した状態で、時間T3sの間に、回転数が、加速回転数ωehから、γ軸電流Iγをゼロにし得る回転数ωe′に収束するように、制御される。時間T3sは、例えば、γ軸電流Iγがゼロに収束するまでに要する時間に設定される。
When the fan motor M is accelerated to, for example, a target value, the phase adjustment section T3 begins.
In the phase adjustment section T3, the rotation speed is adjusted according to the current load state with respect to the acceleration voltage Vh * reached in the forward rotation synchronous operation section T2, thereby matching the phase difference between the γ-δ coordinate system and the d-q coordinate system. In other words, the fan motor M is controlled so that the rotation speed converges from the acceleration rotation speed ω * eh to the rotation speed ωe' that can make the γ-axis current Iγ zero during the time T3s while the motor applied voltage V maintains the acceleration voltage Vh*. The time T3s is set to, for example, the time required for the γ-axis current Iγ to converge to zero.

続く脱調判定区間T3′では、脱調判定が行われる。なお、脱調判定区間T3′では、脱調と判定されるまでは、位相調整区間T3でのファンモータMの駆動制御が引き続き行われる。 In the following out-of-step determination section T3', an out-of-step determination is performed. Note that in the out-of-step determination section T3', drive control of the fan motor M continues in the phase adjustment section T3 until out-of-step is determined.

ファンモータMが正常に起動されたとき、位相調整区間T3におけるU相電流Iuは、電流の振幅が徐々に小さくなるため、U相電流Iuの振幅はしきい値よりも小さくなる。そのため、脱調判定の結果、正常に起動したと判定され、モード移行が行われる。モード移行が開始される前に、図9に示すヒストグラムの変更処理(ステップS9)において、ランキング生成部81は、成功起動電圧のランキングの更新処理などを実行する。 When the fan motor M is started normally, the amplitude of the U-phase current Iu in the phase adjustment section T3 gradually decreases, so that the amplitude of the U-phase current Iu becomes smaller than the threshold value. Therefore, as a result of the out-of-step determination, it is determined that the fan motor has started normally, and a mode transition is performed. Before the mode transition is started, in the histogram change process (step S9) shown in FIG. 9, the ranking generation unit 81 performs a process of updating the ranking of successful start-up voltages, etc.

モード移行区間T4では、同期運転モードからベクトル制御モードへ移行し、ファンモータMが一定の回転数で回転するように制御され、これに伴いモータ印加電圧Vも一定となるように制御される。 In mode transition section T4, the mode transitions from synchronous operation mode to vector control mode, and the fan motor M is controlled to rotate at a constant speed, and accordingly the motor applied voltage V is also controlled to be constant.

そして、続く通常運転区間T5では、モータ制御装置1の外部から入力される機械角速度指令値ωm_refに基づいて、ファンモータMは、速度及びトルク制御によりベクトル制御モードで駆動される。 Then, in the subsequent normal operation section T5, the fan motor M is driven in vector control mode by speed and torque control based on the mechanical angular velocity command value ωm_ref input from outside the motor control device 1.

<起動失敗時の動作>
一方、ファンモータMが正常に起動されないとき(すなわちファンモータMの起動に失敗したとき)には、位相調整区間T3におけるU相電流Iuは、電流の振幅が小さくならない。そのため、脱調判定区間T3′では、U相電流の振幅がしきい値以上となることから、起動に失敗したと判定される。ファンモータMは起動に失敗したことから、駆動が停止され、モータ印加電圧V及び回転数は共にゼロに収束し、非通電区間T1に移行する。
<Action when startup fails>
On the other hand, when the fan motor M is not started normally (i.e., when the fan motor M fails to start), the amplitude of the U-phase current Iu in the phase adjustment section T3 does not decrease. Therefore, in the out-of-step determination section T3', the amplitude of the U-phase current is equal to or greater than the threshold value, and it is determined that the fan motor M has failed to start. Since the fan motor M has failed to start, its drive is stopped, and both the motor applied voltage V and the rotation speed converge to zero, and the section transitions to the non-energization section T1.

そして、起動に失敗したことから、起動時の条件が変更されて、再起動が試みられ、非通電区間T1から正転同期運転区間T2に移行し、上記と同様に同期運転が開始される。再起動において、図9に示すステップS14の処理が実行され、成功起動電圧のランキングに基づいて起動電圧(すなわち加速電圧)が再度選択される。 Since startup has failed, the startup conditions are changed and restart is attempted, transitioning from the non-energized section T1 to the forward rotation synchronous operation section T2, and synchronous operation is started in the same manner as above. During restart, the process of step S14 shown in FIG. 9 is executed, and the startup voltage (i.e., acceleration voltage) is selected again based on the ranking of successful startup voltages.

そして、正転同期運転区間T2から位相調整区間T3に移行し、脱調判定区間T3′で再起動に失敗したときには、起動時の条件が変更されて再起動が試みられる。そして、所定回数起動時の条件を変更して駆動したとしても起動に失敗したときには、図9に示すステップS16の処理が実行され、ファンモータMが故障したとして故障通知が行われる。そのため、ユーザはファンモータMが故障したことを認識することができる。 Then, when the motor moves from the forward rotation synchronous operation section T2 to the phase adjustment section T3 and restart fails in the out-of-step determination section T3', the start-up conditions are changed and restart is attempted. If start-up fails even after driving with the start-up conditions changed a predetermined number of times, the process of step S16 shown in FIG. 9 is executed and a fault notification is issued indicating that the fan motor M has failed. This allows the user to recognize that the fan motor M has failed.

<ファンモータMの起動が逆転同期運転から開始される場合の動作>
<起動成功時の動作>
次に、室外機ファンが、逆転している状態からファンモータMを起動する場合の動作の一例を、図13を伴って説明する。図13は、起動前から通常運転に移行するまでのファンモータMの回転数〔rad/s〕及びモータ印加電圧V〔V〕の電圧指令Vの変化を表す図であり、横軸は時間を示している。ファンモータMの運転区間は、図13に示すように、ステップS1からステップS3の処理が行われる非通電区間T11、ステップS41及びステップS42の処理が行われる逆転同期運転区間T12、ステップS43の処理が行われる位相調整区間T13、ステップS44の処理が行われるモード移行区間T14、ステップS45の処理が行われる反転同期運転区間T15、ステップS51及びステップS52の処理が行われる正転同期運転区間T16、ステップS53の処理が行われる位相調整区間T17、ステップS6の処理が行われる脱調判定区間T17′、ステップS10の処理が行われるモード移行区間T18、ステップS11の処理が行われる通常運転区間T19に区別される。また、反転同期運転区間T15は、減速運転区間T15aと、移行同期運転区間T15bとを含む。
<Operation when fan motor M starts from reverse synchronous operation>
<Operation when startup is successful>
Next, an example of the operation when the outdoor unit fan starts the fan motor M from a reverse rotation state will be described with reference to Fig. 13. Fig. 13 is a diagram showing the change in the rotation speed [rad/s] of the fan motor M and the voltage command V * of the motor applied voltage V [V] from before the start to the transition to normal operation, with the horizontal axis showing time. As shown in Fig. 13, the operation sections of the fan motor M are divided into a non-energized section T11 where the processes of steps S1 to S3 are performed, a reverse synchronous operation section T12 where the processes of steps S41 and S42 are performed, a phase adjustment section T13 where the process of step S43 is performed, a mode transition section T14 where the process of step S44 is performed, a reverse synchronous operation section T15 where the process of step S45 is performed, a forward synchronous operation section T16 where the processes of steps S51 and S52 are performed, a phase adjustment section T17 where the process of step S53 is performed, a step-out determination section T17' where the process of step S6 is performed, a mode transition section T18 where the process of step S10 is performed, and a normal operation section T19 where the process of step S11 is performed. Further, the inverted synchronized operation section T15 includes a deceleration operation section T15a and a transition synchronized operation section T15b.

非通電区間T11では、ファンモータMは起動前の非通電状態にあり、回転検出部91が空転方向及び空転回転数を検出する。図13の場合、検出された空転方向及び空転回転基づいてファンモータMが逆転方向に回転していると判定され、ファンモータMの運転区間は非通電区間T11から逆転同期運転区間T12に移行する。 In the non-energized section T11, the fan motor M is in a non-energized state before start-up, and the rotation detection unit 91 detects the idling direction and idling rotation speed. In the case of FIG. 13, it is determined that the fan motor M is rotating in the reverse direction based on the detected idling direction and idling rotation, and the operation section of the fan motor M transitions from the non-energized section T11 to the reverse synchronous operation section T12.

逆転同期運転区間T12では、ファンモータMは、例えば、時間T2gの間に、回転数が、逆転時の起動開始回転数ωgesから加速回転数ωgehに収束するように駆動され、具体的には、次式(8)で表される特性で変化するように駆動される。 In the reverse synchronous operation section T12, the fan motor M is driven, for example, during time T2g, so that the rotation speed converges from the start rotation speed ω * ges during reverse rotation to the acceleration rotation speed ω * geh, and more specifically, is driven so that it changes according to the characteristics expressed by the following equation (8).

Figure 0007497695000002
Figure 0007497695000002

なお、時間T2g、逆転時の起動開始回転数ωges、加速回転数ωgehは、予め行われる試験等によって決定される所定値である。また、時間T2sは、逆転同期運転区間T12の開始時点、つまり、ファンモータMへの通電が開始された時点からの経過時間を示す。
また、ファンモータMは、例えば、モータ印加電圧Vが、時間T2gの間に、逆転時の起動開始電圧Vgsから加速電圧Vghに収束するように駆動され、具体的には、線形に減少するように駆動される。逆転同期運転区間T12において、起動電圧選択部82は、逆転時の加速電圧Vghの電圧指令として、非通電区間T11において選択した起動電圧の電圧指令を同期電圧設定部3に出力する。したがって、加速電圧Vgh、非通電区間T11において検出されるファンモータMの空転回転数、すなわち非通電区間T11にファンモータMに掛かっている負荷に応じて異なる値となる。これにより、モータ制御装置1は、ファンモータMの起動時にファンモータMに加わる負荷に応じて必要最小限と予測される起動電圧でファンモータMを起動することができるので、省エネルギー性の向上を図ることができる。
The time T2g, the start-up rotation speed ω * ges during reverse rotation, and the acceleration rotation speed ω * geh are predetermined values determined in advance by tests, etc. The time T2s indicates the elapsed time from the start of the reverse synchronous operation section T12, that is, from the time when the supply of current to the fan motor M is started.
Also, the fan motor M is driven so that the motor applied voltage V converges from the start-up voltage Vgs * during reverse rotation to the acceleration voltage V * gh during the time T2g, specifically, so as to decrease linearly. In the reverse rotation synchronous operation section T12, the start-up voltage selection section 82 outputs the voltage command of the start-up voltage selected in the non-energized section T11 to the synchronous voltage setting section 3 as the voltage command of the acceleration voltage V * gh during reverse rotation. Therefore, the acceleration voltage V * gh has a different value depending on the idling speed of the fan motor M detected in the non-energized section T11, i.e., the load applied to the fan motor M in the non-energized section T11. As a result, the motor control device 1 can start the fan motor M with a start-up voltage predicted to be the minimum required depending on the load applied to the fan motor M when the fan motor M is started, thereby improving energy saving.

ファンモータMを、例えば目標値まで加速したならば、位相調整区間T13に移行する。
位相調整区間T13では、正転から起動する場合の位相調整区間T3と同様に、逆転時の同期運転区間で到達した加速電圧Vghに対して、現在の負荷状態に合わせて回転数を調整することにより、γ-δ座標系と、d-q座標系との位相差を一致させる。つまり、ファンモータMは、モータ印加電圧Vが加速電圧Vghを維持した状態で、時間T13sの間に、回転数が、加速回転数ωghから、γ軸電流Iγをゼロにし得る回転数ωe′に収束するように、制御される。時間T13sは、例えば、γ軸電流Iγがゼロに収束するまでに要する時間に設定される。
When the fan motor M is accelerated to, for example, a target value, the phase adjustment section T13 begins.
In the phase adjustment section T13, similarly to the phase adjustment section T3 in the case of starting from forward rotation, the rotation speed is adjusted according to the current load state with respect to the acceleration voltage V * gh reached in the synchronous operation section in reverse rotation, thereby matching the phase difference between the γ-δ coordinate system and the d-q coordinate system. In other words, the fan motor M is controlled so that the rotation speed converges from the acceleration rotation speed ω * gh to the rotation speed ωe' that can make the γ-axis current Iγ zero during the time T13s while the motor applied voltage V is maintained at the acceleration voltage V * gh. The time T13s is set to, for example, the time required for the γ-axis current Iγ to converge to zero.

続くモード移行区間T14では、同期運転モードからベクトル制御の運転モードへ移行し、ファンモータMが一定の回転数で回転するように制御され、これに伴いモータ印加電圧Vも一定となるように制御される。 In the following mode transition section T14, the operation mode transitions from synchronous operation mode to vector control operation mode, and the fan motor M is controlled to rotate at a constant rotation speed, and accordingly the motor applied voltage V is also controlled to be constant.

そして、続く反転同期運転区間T15のうち、例えば、減速運転区間T15aでは、モード移行区間T14が終了する時点におけるファンモータMの回転数を同期起動開始回転数ωgdとしたとき、回転数が同期起動開始回転数ωgdから減速回転数ωgegに収束するように駆動される。また、モード移行区間T14が終了する時点におけるd軸の電圧を同期起動開始電圧Vgdとしたとき、モータ印加電圧Vが、同期起動開始電圧Vgdから減速電圧Vgegに減速するように駆動される。続く移行同期運転区間T15bでは、ファンモータMは、ファンモータMの回転数が、時間T5g′の間に、減速回転数ωgegから起動開始回転数ωsesに収束するように駆動される。また、モータ印加電圧Vが、時間T5g′の間に、減速電圧Vgegから、起動開始電圧Vshに収束するように駆動される。このとき、減速運転区間T15aでは、時間T5gの間に、回転数が同期起動開始回転数ωgdから起動開始回転数ωsesに収束し、且つ、時間T5g′の間に、減速回転数ωgegから起動開始回転数ωsesに収束するように駆動される。同様に、減速運転区間T15aでは、時間T5gの間に、モータ印加電圧Vが、同期起動開始電圧Vgdから起動開始電圧Vshに収束し、且つ、時間T5g′の間に、減速電圧Vgegから起動開始電圧Vshに収束するように駆動される。 Then, in the subsequent reverse synchronous operation section T15, for example, in the deceleration operation section T15a, when the rotation speed of the fan motor M at the time when the mode transition section T14 ends is the synchronous start start rotation speed ω * gd, the rotation speed is driven so as to converge from the synchronous start start rotation speed ω * gd to the deceleration rotation speed ω * geg. Also, when the voltage of the d-axis at the time when the mode transition section T14 ends is the synchronous start start voltage V * gd, the motor applied voltage V is driven so as to decelerate from the synchronous start start voltage V * gd to the deceleration voltage V * geg. In the subsequent transition synchronous operation section T15b, the fan motor M is driven so that the rotation speed of the fan motor M converges from the deceleration rotation speed ω * geg to the start start rotation speed ω * ses during time T5g'. Also, the motor applied voltage V is driven so as to converge from the deceleration voltage V * geg to the start start voltage V * sh during time T5g'. At this time, in the deceleration operation section T15a, the motor is driven so that the rotation speed converges from the synchronous start-up rotation speed ω * gd to the start-up rotation speed ω * ses during time T5g, and converges from the deceleration rotation speed ω * geg to the start-up rotation speed ω * ses during time T5g'. Similarly, in the deceleration operation section T15a, the motor applied voltage V converges from the synchronous start-up voltage V * gd to the start-up voltage V * sh during time T5g, and converges from the deceleration voltage V * geg to the start-up voltage V * sh during time T5g'.

続く、正転同期運転区間T16では、正転回転から起動される場合の正転同期運転区間T2と同様に制御され、以後、位相調整区間T17、脱調判定区間T17′、モード移行区間T18、通常運転区間T19は、正転回転から起動される場合の位相調整区間T3、脱調判定区間T3′、モード移行区間T4、通常運転区間T5のそれぞれと同様に制御される。
つまり、図11の場合には、正転回転に移行した後、ファンモータMの起動は成功するため、脱調判定区間T17′では、起動成功と判定されて続いてモード移行される。モード移行が開始される前に、図9に示すヒストグラムの変更処理(ステップS9)において、ランキング生成部81は、成功起動電圧のランキングの更新処理などを実行する。その後、ベクトル制御モードでの運転が行われる。
The subsequent forward rotation synchronized operation section T16 is controlled in the same manner as the forward rotation synchronized operation section T2 when started from forward rotation, and thereafter, the phase adjustment section T17, out-of-step determination section T17', mode transition section T18, and normal operation section T19 are controlled in the same manner as the phase adjustment section T3, out-of-step determination section T3', mode transition section T4, and normal operation section T5, respectively, when started from forward rotation.
That is, in the case of Fig. 11, after the transition to forward rotation, the fan motor M is successfully started, so in the out-of-step determination section T17', it is determined that the start is successful, and the mode is then changed. Before the mode change is started, in the histogram change process (step S9) shown in Fig. 9, the ranking generation unit 81 executes a process of updating the ranking of successful start-up voltages, etc. Then, operation in the vector control mode is performed.

<起動失敗時の動作>
一方、ファンモータMが正常に起動されないとき(すなわちファンモータMの起動に失敗したとき)には、位相調整区間T17におけるU相電流Iuは、電流の振幅が小さくならない。そのため、脱調判定区間T17′では、U相電流の振幅がしきい値以上となることから、起動に失敗したと判定される。ファンモータMは起動に失敗したことから、駆動が停止され、モータ印加電圧V及び回転数は共にゼロとなり、非通電区間T11に移行する。
<Action when startup fails>
On the other hand, when the fan motor M is not started normally (i.e., when the fan motor M fails to start), the amplitude of the U-phase current Iu in the phase adjustment section T17 does not decrease. Therefore, in the out-of-step determination section T17', the amplitude of the U-phase current is equal to or greater than the threshold value, and it is determined that the fan motor M has failed to start. Since the fan motor M has failed to start, its drive is stopped, the motor applied voltage V and the rotation speed both become zero, and the section transitions to the non-energization section T11.

そして、起動に失敗したことから、ファンモータMの起動が逆転同期運転から改めて開始される。再起動において、図9に示すステップS14の処理が実行され、成功起動電圧のランキングに基づいて起動電圧(すなわち加速電圧)が再度選択される。そして、起動時の条件を、所定回数変更して起動を試みたとしても毎回起動に失敗したときには、図9に示すステップS16の処理が実行され、ファンモータMが故障したとして通知が行われる。そのため、ユーザはファンモータMが故障したことを認識することができる。 Since startup has failed, fan motor M is restarted from reverse synchronous operation. During restart, the process of step S14 shown in FIG. 9 is executed, and the startup voltage (i.e., acceleration voltage) is selected again based on the ranking of successful startup voltages. If startup fails every time the startup conditions are changed a predetermined number of times and startup is attempted, the process of step S16 shown in FIG. 9 is executed, and a notification is issued that fan motor M has failed. This allows the user to recognize that fan motor M has failed.

<効果>
以上説明したように、モータ制御装置1は、ファンモータMの起動成功時の負荷と起動電圧とを組み合わせて記憶し、ファンモータMの起動前負荷に基づいて、当該負荷と当該起動電圧との組み合わせから必要最小限と予測される起動電圧を選択し、選択した起動電圧でファンモータMを起動する。これにより、モータ制御装置1は、ファンモータMの起動に必要な起動電圧を超過した起動電圧でファンモータMを起動することを防止できるので、省エネルギー性の向上を図ることができる。
<Effects>
As described above, the motor control device 1 stores the combination of the load and the startup voltage when the fan motor M is successfully started, selects a startup voltage that is predicted to be the minimum required from the combination of the load and the startup voltage based on the pre-start load of the fan motor M, and starts the fan motor M with the selected startup voltage. This allows the motor control device 1 to prevent starting the fan motor M with a startup voltage that exceeds the startup voltage required to start the fan motor M, thereby improving energy conservation.

また、モータ制御装置1では、起動時に、脱調判定を行い、この脱調判定を、位相調整を行った後の、ファンモータMに供給される相電流のうちの一つであるU相の電流波形に基づいて行っている。そのため、ファンモータMのロータの位置を検出するセンサを設けなくとも、回転磁界とロータとが同期したかを判定することができる。したがって、センサレスの同期モータを用いる場合であっても、ファンモータMを、より確実に起動することができる。
また、ファンモータMの起動に失敗したと判定されるときには、複数回、起動条件を変更して再起動を試みるようにしているため、起動成功となる確率を高めることができると共に、複数回、起動条件を変更して起動を試みたとしても起動に失敗するときにはファンモータMが故障したと判定するため、ファンモータMの故障をソフト的に検出することができる。
また、ファンモータMが故障したと判定したときに、ファンモータMの駆動を停止することにより、ファンモータMが故障したことをハード的に検出する場合に比較してより早い段階で停止することができる。
Furthermore, the motor control device 1 performs a step-out determination at start-up, and performs this step-out determination based on the current waveform of the U-phase, which is one of the phase currents supplied to the fan motor M after phase adjustment. Therefore, it is possible to determine whether the rotating magnetic field and the rotor are synchronized without providing a sensor that detects the rotor position of the fan motor M. Therefore, even when a sensorless synchronous motor is used, the fan motor M can be started more reliably.
In addition, when it is determined that the start-up of the fan motor M has failed, restart is attempted multiple times with different start-up conditions, thereby increasing the probability of successful start-up, and when start-up fails even after multiple attempts with different start-up conditions, it is determined that the fan motor M has failed, so that failure of the fan motor M can be detected by software.
In addition, by stopping the driving of the fan motor M when it is determined that the fan motor M has failed, it is possible to stop the fan motor M at an earlier stage than when the failure of the fan motor M is detected using hardware.

<変形例>
上記実施形態においては、正転同期運転後の位相調整のみで、脱調判定を行う場合について説明したが、これに限るものではなく、逆転同期運転後の位相調整においても脱調判定を行ってもよい。具体的には、位相調整区間T13で脱調判定を行ってもよい。
また、上記実施形態においては、起動に失敗したと判定されるときには、失敗した回数に応じて、起動開始電圧Vs、起動開始回転数ωes、電圧上昇傾きVFのいずれか一つの条件を変更する場合について説明したが、これらのうちの複数を変更するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、起動時には、図12及び図13に示すように回転数及びモータ印加電圧Vが変化するように駆動制御する場合について説明したが、これに限るものではなく、ファンモータMを起動する際に位相調整を行うようにした駆動方法であれば適用することができる。
<Modification>
In the above embodiment, the case where the out-of-step determination is performed only by the phase adjustment after the forward rotation synchronous operation has been described, but the present invention is not limited to this, and the out-of-step determination may also be performed in the phase adjustment after the reverse rotation synchronous operation. Specifically, the out-of-step determination may be performed in the phase adjustment section T13.
In addition, in the above embodiment, when it is determined that startup has failed, one of the conditions, the startup voltage V * s, the startup rotation speed ω * es, and the voltage rise slope VF, is changed depending on the number of failures. However, it is also possible to change more than one of these.
In the above embodiment, the case has been described where the drive control is performed so that the rotation speed and the motor applied voltage V change at the time of start-up as shown in Figures 12 and 13. However, the present invention is not limited to this, and any drive method in which phase adjustment is performed when starting the fan motor M can be applied.

また、上記実施形態に係るモータ制御装置1は、ファンモータMに加わる負荷を検出するために、位相調整後のモード移行期間において所定時間が経過した時のU相電流Iuの振幅を用いるように構成されているが、これに限られない。モータ制御装置1は、ファンモータMに加わる負荷を検出するために、位相調整後のモード移行期間において所定時間が経過し、かつU相電流Iuの振幅が所定値まで収束した場合の当該振幅を用いるように構成されていてもよい。ここで、モータ制御装置1は例えば、U相電流Iuの振幅の変化量が所定値以下に収まった場合に、U相電流Iuの振幅が所定値まで収束したと判定してもよい。 The motor control device 1 according to the above embodiment is configured to use the amplitude of the U-phase current Iu when a predetermined time has elapsed during the mode transition period after phase adjustment in order to detect the load applied to the fan motor M, but is not limited to this. The motor control device 1 may be configured to use the amplitude of the U-phase current Iu when a predetermined time has elapsed during the mode transition period after phase adjustment and the amplitude of the U-phase current Iu has converged to a predetermined value in order to detect the load applied to the fan motor M. Here, the motor control device 1 may determine that the amplitude of the U-phase current Iu has converged to a predetermined value when the amount of change in the amplitude of the U-phase current Iu falls below a predetermined value, for example.

また、上記実施形態に係るモータ制御装置1は、ファンモータMに加わる負荷を検出するために、U相電流Iuの振幅に代えて、d軸の電流平均値ida及びq軸の電流平均値iqaの合成値√(ida+iqa)を用いてもよい。dq軸電流を用いることで3相(U相、V相及びW相)全ての電流を考慮した電流値として扱うことができる。 Furthermore, the motor control device 1 according to the above embodiment may use a composite value √(ida2 + iqa2) of the d-axis current average value ida and the q-axis current average value iqa, instead of the amplitude of the U-phase current Iu, to detect the load applied to the fan motor M. By using the dq -axis current, it is possible to handle the current as a current value taking into account the currents of all three phases (U-phase, V-phase, and W-phase).

また、ランキング生成部81は、重み付けされた複数の起動電圧V0~Vxを負荷L-y~L+yと組み合わせて記憶していてもよい。この場合、例えばランキング生成部81は、インデックスId0~Idxを介して重み付けされた複数の起動電圧V0~Vxを負荷L-y~L+yと組み合わせて記憶している。ランキングがm位(mは自然数)の起動電圧よりもラインキングがm+1位の起動電圧の方が電圧値が小さく、m位の起動電圧とm+1位の起動電圧との頻度(すなわち成功頻度)の差が所定値(例えば頻度の差が30%)以下である場合には、起動電圧選択部82は、m+1位の起動電圧を選択してもよい。これにより、起動電圧選択部82は、当該条件を満たす場合に相対的に低い起動電圧を優先して選択できるので、モータ制御装置1は、省エネルギー性の向上を図ることができる。 The ranking generating unit 81 may also store a plurality of weighted start-up voltages V0 to Vx in combination with loads L -y to L +y . In this case, for example, the ranking generating unit 81 stores a plurality of weighted start-up voltages V0 to Vx in combination with loads L -y to L +y via indexes Id0 to Idx. If the voltage value of the start-up voltage ranked m+1 is smaller than that of the start-up voltage ranked m (m is a natural number) and the difference in frequency (i.e., success frequency) between the start-up voltage ranked m and the start-up voltage ranked m+1 is equal to or less than a predetermined value (for example, the difference in frequency is 30%), the start-up voltage selecting unit 82 may select the start-up voltage ranked m+1. This allows the start-up voltage selecting unit 82 to preferentially select a relatively low start-up voltage when the condition is satisfied, thereby enabling the motor control device 1 to improve energy saving.

また、上記実施形態に係るモータ制御装置1は、起動成功時の負荷L-y~L+yと成功頻度SF_0~SF_xとを組み合わせて記憶しているが、これに限られない。モータ制御装置1は、ファンモータMの起動前負荷と成功頻度SF_0~SF_xとを組み合わせて記憶していてもよい。これにより、モータ制御装置1は、ファンモータMの起動前負荷から起動成功時の負荷L-y~L+yを取得する処理が不要になるので、起動電圧選択部82の処理負荷を低減できる。 Furthermore, the motor control device 1 according to the above embodiment stores the loads L -y to L +y at successful startup in combination with the success frequencies SF _0 to SF _x , but this is not limited to the above. The motor control device 1 may store the pre-start load of the fan motor M in combination with the success frequencies SF _0 to SF _x . This eliminates the need for the motor control device 1 to perform a process of acquiring the loads L -y to L +y at successful startup from the pre-start load of the fan motor M, thereby reducing the processing load on the startup voltage selection unit 82.

また、上記実施形態に係るモータ制御装置1は、起動電圧選択部82で選択された起動電圧を正転同期運転区間T2又は逆転同期運転区間T12における加速電圧に用いるように構成されているが、これに限られない。モータ制御装置1は、反転同期運転後の正転同期運転区間T16における加速電圧に、起動電圧選択部82で選択された起動電圧を用いるように構成されていてもよい。 The motor control device 1 according to the above embodiment is configured to use the startup voltage selected by the startup voltage selection unit 82 as the acceleration voltage in the forward rotation synchronous operation section T2 or the reverse rotation synchronous operation section T12, but is not limited to this. The motor control device 1 may also be configured to use the startup voltage selected by the startup voltage selection unit 82 as the acceleration voltage in the forward rotation synchronous operation section T16 after the reverse rotation synchronous operation.

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are merely examples of devices and methods for embodying the technical ideas of the present invention, and the technical ideas of the present invention do not specify the materials, shapes, structures, arrangements, etc. of the components. The technical ideas of the present invention can be modified in various ways within the technical scope defined by the claims.

1 モータ制御装置
3 同期電圧設定部
10 駆動部
20 検出部
30 演算部
40 電圧出力部
50 積分部
60 第1の変換部
70 脱調判定部
80 制御部
81 ランキング生成部
82 起動電圧選択部
90 負荷検出部
91 回転検出部
92 起動負荷検出部
REFERENCE SIGNS LIST 1 Motor control device 3 Synchronous voltage setting unit 10 Drive unit 20 Detection unit 30 Calculation unit 40 Voltage output unit 50 Integration unit 60 First conversion unit 70 Loss of synchronism determination unit 80 Control unit 81 Ranking generation unit 82 Starting voltage selection unit 90 Load detection unit 91 Rotation detection unit 92 Starting load detection unit

Claims (7)

センサレスの同期モータに加わる負荷を検出する負荷検出部と、
入力される第一電圧指令に基づいて前記同期モータを駆動するための電圧指令である第二電圧指令を設定する同期電圧設定部と、
前記同期電圧設定部から入力される前記第二電圧指令に応じて前記同期モータを駆動する駆動部と、
前記同期モータを起動する起動電圧と前記負荷との組合せを記憶して前記同期モータの起動に成功した頻度に基づく前記起動電圧のランキングを生成するランキング生成部と、
前記負荷検出部で検出された前記負荷及び前記ランキング生成部で生成された前記ランキングに基づいて前記同期モータの起動処理時に用いる前記起動電圧を選択し、選択した前記起動電圧の電圧指令を前記第一電圧指令として前記同期電圧設定部に出力する起動電圧選択部と
を備えること特徴とするモータ制御装置。
a load detection unit that detects a load applied to the sensorless synchronous motor;
a synchronous voltage setting unit that sets a second voltage command, which is a voltage command for driving the synchronous motor, based on an input first voltage command;
a drive unit that drives the synchronous motor in response to the second voltage command input from the synchronous voltage setting unit;
a ranking generating unit that stores combinations of start-up voltages for starting the synchronous motor and the load, and generates a ranking of the start-up voltages based on a frequency of successful start-up of the synchronous motor;
a start-up voltage selection unit that selects the start-up voltage to be used during a start-up process of the synchronous motor based on the load detected by the load detection unit and the ranking generated by the ranking generation unit, and outputs a voltage command for the selected start-up voltage to the synchronous voltage setting unit as the first voltage command.
前記負荷検出部は、前記同期モータの起動に成功したときに前記同期モータに流れる電流に基づいて前記負荷を検出すること
を特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
The motor control device according to claim 1 , wherein the load detection unit detects the load based on a current flowing through the synchronous motor when the synchronous motor is successfully started.
前記起動電圧選択部は、より上位にランキングされた前記起動電圧を選択すること
を特徴とする請求項1又は2に記載のモータ制御装置。
3. The motor control device according to claim 1, wherein the start-up voltage selection unit selects the start-up voltage that is ranked higher.
前記起動電圧選択部は、前記同期モータの起動に失敗したときに前記ランキングに基づいて前記起動電圧を変更して選択し、前記同期モータの再起動を試みること
を特徴とする請求項1から3までのいずれか一項に記載のモータ制御装置。
4. The motor control device according to claim 1, wherein the start-up voltage selection unit changes and selects the start-up voltage based on the ranking when start-up of the synchronous motor fails, and attempts to restart the synchronous motor.
前記ランキング生成部は、重み付けされた複数の前記起動電圧を前記負荷と組み合わせて記憶しており、
ランキングがm位(mは自然数)の前記起動電圧よりもランキングがm+1位の前記起動電圧の方が電圧値が小さく、前記m位の前記起動電圧と前記m+1位の前記起動電圧との前記頻度の差が所定値以下である場合には、前記起動電圧選択部は、前記m+1位の前記起動電圧を選択すること
を特徴とする請求項1,2又は4に記載のモータ制御装置。
The ranking generation unit stores a plurality of weighted startup voltages in combination with the loads,
5. The motor control device according to claim 1, 2 or 4, characterized in that when the startup voltage ranked m+1st is smaller in voltage value than the startup voltage ranked mth (m is a natural number), and the difference in frequency between the startup voltage ranked mth and the startup voltage ranked m+1st is less than a predetermined value, the startup voltage selection unit selects the startup voltage ranked m+1st.
前記起動電圧選択部によって選択された前記起動電圧は、前記起動処理時に前記同期モータを加速するための加速電圧に用いられること
を特徴とする請求項1から5までのいずれか一項に記載のモータ制御装置。
6. The motor control device according to claim 1, wherein the startup voltage selected by the startup voltage selection unit is used as an acceleration voltage for accelerating the synchronous motor during the startup process.
前記ランキング生成部は、予め決められた複数の前記負荷ごとに前記ランキングを生成すること
を特徴とする請求項1から6までのいずれか一項に記載のモータ制御装置。
The motor control device according to claim 1 , wherein the ranking generation unit generates the ranking for each of a plurality of predetermined loads.
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