KR101189023B1

KR101189023B1 - 모터 제어 장치

Info

Publication number: KR101189023B1
Application number: KR1020100086405A
Authority: KR
Inventors: 사리 마에까와
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-10-08
Also published as: CN102025310B; CN102025310A; JP2011067015A; JP4806061B2; KR20110030320A

Abstract

본 발명의 과제는, 위치 센서리스 방식으로 영구 자석 모터를 제어함과 함께, 영구 자석의 자속을 변화시키기 위하여 통전을 행하는 구성에 있어서도, 모터를 탈조시키지 않고 제어한다.
모터 제어 장치(50)는 속도ㆍ위치 추정부(55)가 영구 자석 모터(1)에 대하여 성립하는 전압 방정식에 기초하여, 로터(3)의 회전 위치 θ를 추정하고, 그 추정된 회전 위치 θ에 기초하여 d축 전류 및 q축 전류를 연산함으로써, 영구 자석 모터(1)를 벡터 제어한다. 그리고, 위치 추정 보정부(62)는 착자 제어부(61)가 인버터 회로(52)를 통하여 모터(1)의 권선(5)에 통전을 행하여 알니코 자석(9b)을 착자하는 기간에, 전압 방정식에 의해 얻어지는 연산 결과를 일시적으로 고정값으로 치환함으로써, 추정되는 로터 위치 θ를 보정한다.

Description

모터 제어 장치{MOTOR CONTROL DEVICE}

본 발명은, 영구 자석 모터의 로터에 배치되는 저보자력의 영구 자석의 자화 상태를, 전기자 반작용 자계에 의해 조정할 수 있는 수단을 구비한 모터 제어 장치에 관한 것이다.

최근, 세탁기에 있어서는, 다이렉트 드라이브 방식의 영구 자석 모터와, 벡터 제어를 채용한 모터 제어 장치와의 조합에 의해, 모터의 제어 정밀도나 세탁 성능의 향상을 도모함과 함께, 소비 전력의 저감이나 세탁 운전 중의 진동 저감 등의 효과가 얻어지고 있다. 종래의 일반적인 제어 방식에서는, 탈수 운전 등에서 모터를 고속 회전시키는 경우는 토크에 기여하지 않는 d축 전류 Id를 통전하여 모터의 유기 전압을 감소시키는 약화 계자 제어를 행하고 있다. 이 경우, 탈수 운전에서는 토크에 기여하지 않는 전류를 항상 흐르게 함으로써 동손을 증가시키고 있어, 효율의 저하를 초래하고 있다.

이에 대하여, 특허문헌 1에 개시되어 있는 기술에서는, 보자력이 낮은 영구 자석에 d축 전류를 한 순간 흐르게 함으로써 불가역적으로 감자 현상을 일으키게 하여, 영구 자석의 자속을 감소시켜 모터의 권선에 발생하는 유기 전압을 감소시켜, d축 전류를 항상 통전하지 않고 고속 운전을 가능하게 하고 있다.

일본 특허 공개 제2006-280195호 공보

특허문헌 1에서는, 로터의 위치를 검출하기 위하여 리졸버를 구비하고 있다. 그러나, 가전 기기 등과 같이 비용이 중시되는 제품에서는, 리졸버와 같이 고가인 위치 검출기를 사용하는 것이 곤란하여, 위치 센서리스 제어를 채용하는 것이 일반적이다. 위치 센서리스 제어로서는, 일반적으로 모터의 유기 전압과 로터 위치와의 관계를 이용하여 위치 추정을 행하는 방식이 있다.

예를 들어 (1)식의 d축 전압 방정식을 변형한 (2)식의 좌변, d축 유기 전압 Ed를 제로로 하도록 (3)식으로 PI 보상 연산을 행하여, 모터 속도 ω를 추정하고, (4)식에 의한 ω의 적분으로부터 로터 위치 θ를 추정한다.

또한, (3)식에 있어서의 ω0은 연산 주기에 있어서 전회에 연산된 모터 속도 ω이며, s는 미분 연산자, Kp, Ki는 PI 제어에 있어서의 게인이다.

여기서, (2)식의 연산에는 d축 전류 Id, d축 전압 Vd가 포함되어 있다. 그리고, 영구 자석의 자속을 변화시키기 위하여 증감자(增減磁) 통전을 행하는 경우에는, d축 전류를 펄스 형상으로 통전하므로 d축 전류 Id 및 d축 전압 Vd가 급격하게 변화한다. 또한, 자속을 변화시키기 위하여 통전은 모터의 회전 제어 중에 행하는 것이 효율적이므로, 이때의 전류 변화율은 수ms 내지 수십ms 동안에 모터 정격 전류의 2 내지 3배 정도의 크기가 된다.

이와 같은 펄스 형상의 d축 전류 Id가 통전되면, 위치 추정 연산을 행하기 위한 (2)식에서는, d축 전류 Id, d축 전압 Vd가 일시적으로 불규칙한 값이 된다. 그러면, d축 유기 전압 Ed가 급격하게 변화하여, 그 PI 보상 결과로서 얻어지는 회전 속도 ω 및 회전 위치 θ도 급격하게 변화하므로, 본래의 회전 속도나 회전 위치와 상이한 값이 된다. 이 결과, 모터는 탈조하여, 정지하게 된다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 위치 센서리스 방식으로 영구 자석 모터를 제어함과 함께, 영구 자석의 자속을 변화시키기 위하여 통전을 행하는 구성에 있어서, 모터를 탈조시키지 않고 제어할 수 있는 모터 제어 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1에 기재된 모터 제어 장치는, 복수의 반도체 스위칭 소자로 구성되고, 직류 전원의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여, 착자량(着磁量)을 변경 가능한 정도로 저보자력인 영구 자석이 로터에 복수 배치되는 영구 자석 모터에 급전한다. 인버터 회로와, 상기 영구 자석 모터에 대하여 성립하는 전압 방정식에 기초하여, 상기 로터의 회전 위치를 추정하는 위치 추정 수단과, 추정된 상기 회전 위치에 기초하여 d축 전류 및 q축 전류를 연산하고, 상기 영구 자석 모터를 벡터 제어하는 벡터 제어 수단과, 상기 인버터 회로를 통하여 상기 모터의 권선에 통전을 행함으로써, 상기 영구 자석을 착자하는 착자 제어 수단과, 상기 착자 제어 수단이 착자 제어를 행하는 기간에, 상기 전압 방정식에 의해 얻어지는 연산 결과를 일시적으로 고정값으로 치환함으로써, 상기 위치 추정 수단에 의해 추정되는 회전 위치를 보정하는 보정 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 5에 기재된 모터 제어 장치는, 복수의 반도체 스위칭 소자로 구성되고, 직류 전원의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여, 착자량을 변경 가능한 정도에 저보자력인 영구 자석이 로터에 복수 배치되는 영구 자석 모터에 급전하는 인버터 회로와, 상기 영구 자석 모터에 대하여 성립하는 전압 방정식에 기초하여, 상기 로터의 회전 위치를 추정하는 위치 추정 수단과, 추정된 상기 회전 위치에 기초하여 d축 전류 및 q축 전류를 연산하고, 상기 영구 자석 모터를 벡터 제어 하는 벡터 제어 수단과, 상기 인버터 회로를 통하여 상기 모터의 권선에 통전을 행함으로써, 상기 영구 자석을 착자하는 착자 제어 수단과, 상기 착자 제어 수단이 착자 제어를 행하는 기간은, d축 전압 방정식에, 일시적으로 미분항 sㆍLdㆍId(Ld는 d축 인덕턴스)를 더하여 d축 유기 전압 Ed를 산출함으로써, 상기 위치 추정 수단에 의해 추정되는 회전 위치를 보정하는 보정 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 모터 제어 장치에 따르면, 착자 제어를 행하는 기간에 돌발적으로 큰 전류가 흐른 경우라도, 위치 추정 수단에 있어서 전압 방정식에 의해 얻어지는 연산 결과를 일시적으로 고정값으로 치환함으로써, 추정되는 회전 위치가 크게 변화하지 않도록 보정된다. 따라서, 위치 센서리스 방식으로 제어하는 경우에도, 모터가 탈조하는 일 없이 증감자 통전을 행할 수 있다.

본 발명의 모터 제어 장치에 따르면, 착자 제어를 행하는 기간에 돌발적으로 큰 전류가 흐른 경우라도, 위치 추정 연산에 사용되는 d축 전압 방정식에, 순간적인 변화에 대한 추종성이 양호한 미분항 sㆍLdㆍId를 일시적으로 더하여 d축 유기 전압 Ed를 산출하므로, 유기 전압 Ed의 급변을 억제할 수 있고, 청구항 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 제1 실시예이며, 모터 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 전류 제어부의 d축측 비례 적분기의 내부 구성을 도시하는 도면.
도 3은 증감자 처리를 행하는 경우의 일례를 나타내는 타이밍차트.
도 4는 착자 제어부를 중심으로 하는 착자 제어의 내용을 나타내는 흐름도.
도 5는 착자 제어 전환부를 중심으로 하는 제어 내용을 나타내는 흐름도.
도 6은 위치 추정 보정부를 중심으로 하는 제어 내용을 나타내는 흐름도.
도 7은 영구 자석 모터의 로터 구성을 도시하는 평면도.
도 8은 드럼식 세탁 건조기의 내부 구성을 도시하는 종단 측면도.
도 9는 히트 펌프의 구성을 도시하는 도면.
도 10은 제2 실시예이며, 공조기의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.

(제1 실시예)

이하, 제1 실시예에 대하여 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 도 7은, 영구 자석 모터(1)(아우터 로터형 브러시리스 모터)의 로터의 구성을 도시하는 평면도이다. 영구 자석 모터(1)는 스테이터(2)와, 이것의 외주에 설치한 로터(3)로 구성되어 있다. 스테이터(2)는 스테이터 코어(4)와 스테이터 권선(5)으로 구성되어 있다. 스테이터 코어(4)는 펀칭 형성한 연자성체인 규소 강판을 다수매 적층하고, 코킹하여 구성한 것으로, 환형의 요크부(4a)와, 당해 요크부(4a)의 외주부로부터 방사 형상으로 돌출되는 다수의 티스부(4b)를 갖고 있다. 스테이터 코어(4)의 표면은, 각 티스부(4b)의 선단면을 제외하고, PET 수지(몰드 수지)에 의해 덮여 있다.

또한, 이 PET 수지로 이루어지는 복수의 설치부(6)가 스테이터(2)의 내주부에 일체적으로 성형되어 있다. 이들 설치부(6)에는 복수의 나사 구멍(6a)이 형성되어 있고, 이들 설치부(6)를 나사 고정함으로써, 스테이터(2)가, 이 경우, 드럼식 세탁 건조기(21)의 수조(25)(도 8 참조)의 배면에 고착된다. 스테이터 권선(5)은 3상으로 이루어지고, 각 티스부(4b)에 권취 장착되어 있다.

로터(3)는 프레임(7)과 로터 코어(8)와 복수의 영구 자석[9(9a, 9b)]을 도시하지 않는 몰드 수지에 의해 일체화한 구성으로 되어 있다. 프레임(7)은 자성체인 예를 들어 철판을 프레스 가공함으로써 편평한 바닥이 있는 원통 형상으로 형성한 것이다. 로터 코어(8)는 대략 환형으로 펀칭 형성한 연자성체인 규소 강판을 다수매 적층하여 코킹하여 구성한 것으로, 프레임(7)의 내주부에 배치되어 있다. 이 로터 코어(8)의 내주면{스테이터(2)의 외주면[스테이터 코어(4)의 외주면]과 대향하여 당해 스테이터(2)와의 사이에 공극을 형성하는 면}은 내측을 향하여 원호 형상으로 돌출되는 복수의 볼록부(자극 칩)(8a)를 갖은 요철 형상으로 형성되어 있다.

이들 복수의 볼록부(8a)의 내부에는, 로터 코어(8)를 축 방향(규소 강판의 적층 방향)으로 관통하는 직사각 형상의 삽입 구멍이 형성되어 있고, 이들 복수의 삽입 구멍이 로터 코어(8)에 있어서 환형으로 배치된 구성으로 되어 있다. 영구 자석(9)은 삽입 구멍에 삽입된 직사각 형상의 네오디뮴 자석(9a)(고보자력 영구 자석)과, 마찬가지로 직사각 형상의 알니코 자석(9b)(저보자력 영구 자석)으로 구성되어 있다. 이 경우, 네오디뮴 자석(9a)의 보자력은 약 900kA/m, 알니코 자석(9b)의 보자력은 약 100kA/m이며, 보자력이 9배 정도 상이하다. 영구 자석(9)은 모두 48개이며, 그 중 6개가 알니코 자석(9b)이며, 42개가 네오디뮴 자석(9a)으로 되어 있다.

도 7에서는, 알니코 자석(9b)이 배치되어 있는 위치에 A 내지 F를 부여하고 있고, A-B 사이에 배치되어 있는 네오디뮴 자석(9a)은 5개, B-C 사이에 배치되어 있는 네오디뮴 자석(9a)은 9개, C-D 사이에 배치되어 있는 네오디뮴 자석(9a)은 5개, D-E 사이에 배치되어 있는 네오디뮴 자석(9a)은 9개, E-F 사이에 배치되어 있는 네오디뮴 자석(9a)은 5개, F-A 사이에 배치되어 있는 네오디뮴 자석(9a)은 9개로 되어 있다. 이 배치 형태는, 동일한 상에 대하여 발생하는 유기 전압의 평균값을 모두 같은 값으로 함으로써, 코깅 토크의 발생을 억제하도록 한 것이다. 그리고, 영구 자석 모터(1)는 48극/36슬롯 구성으로 되어 있고, 3슬롯당 4극이 대응한다(4극/3슬롯).

또한, 네오디뮴 자석(9a)이 고보자력이고, 알니코 자석(9b)이 저보자력이라는 것은, 후술하는 바와 같이 스테이터(2)를 통하여 착자 전류를 통전한 경우에, 알니코 자석(9b)의 착자량을 변화시킬 수 있을 정도의 전류에서는 네오디뮴 자석(9a)의 착자량이 변화하지 않는다는 기준에 있어서, 전자를 고보자력, 후자를 저보자력이라고 칭하고 있다.

다음에, 상기한 바와 같이 구성된 영구 자석 모터(1)를 구비한 드럼식 세탁 건조기(21)의 구성에 대하여 설명한다. 도 8은 드럼식 세탁 건조기(21)의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 종단 측면도이다. 드럼식 세탁 건조기(21)의 외부 쉘을 형성하는 외부 상자(22)는 전방면에 원 형상으로 개구되는 세탁물 출입구(23)를 갖고 있고, 이 세탁물 출입구(23)는 도어(24)에 의해 개폐된다. 외부 상자(22)의 내부에는, 배면이 폐쇄된 바닥이 있는 원통 형상의 수조(25)가 배치되어 있고, 이 수조(25)의 배면 중앙부에는 상술한 영구 자석 모터(1)[스테이터(2)]가 나사 고정에 의해 고착되어 있다. 이 영구 자석 모터(1)의 회전축(26)은, 후단부(도 8에서는 우측 단부)가 영구 자석 모터(1)[로터(3)]의 축 설치부(10)에 고정되어 있고, 전단부(도 8에서는 좌측 단부)가 수조(25) 내에 돌출되어 있다.

회전축(26)의 전단부에는, 배면이 폐쇄된 바닥이 있는 원통 형상의 드럼(27)이 수조(25)에 대하여 동축 형상으로 되도록 고정되어 있고, 이 드럼(27)은 영구 자석 모터(1)의 구동에 의해 로터(3) 및 회전축(26)과 일체적으로 회전한다. 또한, 드럼(27)에는 공기 및 물을 유통 가능한 복수의 유통 구멍(28)과, 드럼(27) 내의 세탁물의 끌어올리기나 풀기를 행하기 위한 복수의 배플(29)이 설치되어 있다. 수조(25)에는 급수 밸브(30)가 접속되어 있고, 당해 급수 밸브(30)가 개방되면, 수조(25) 내에 급수된다. 또한, 수조(25)에는 배수 밸브(31)를 갖는 배수 호스(32)가 접속되어 있고, 당해 배수 밸브(31)가 개방되면, 수조(25) 내의 물이 배출된다.

수조(25)의 하방에는 전후 방향으로 연장되는 통풍 덕트(33)가 설치되어 있다. 이 통풍 덕트(33)의 전단부는 전방부 덕트(34)를 통하여 수조(25) 내에 접속되어 있고, 후단부는 후방부 덕트(35)를 통하여 수조(25) 내에 접속되어 있다. 통풍 덕트(33)의 후단부에는, 송풍 팬(36)이 설치되어 있고, 이 송풍 팬(36)의 송풍 작용에 의해, 수조(25) 내의 공기가, 화살표로 나타낸 바와 같이, 전방부 덕트(34)로부터 통풍 덕트(33) 내로 보내지고, 후방부 덕트(35)를 통하여 수조(25) 내로 복귀된다.

통풍 덕트(33) 내부의 전단부측에는 증발기(37)가 배치되어 있고, 후단부측에는 응축기(38)가 배치되어 있다. 이들 증발기(37) 및 응축기(38)는 압축기(39) 및 스로틀 밸브(40)와 함께 히트 펌프(41)를 구성하고 있고(도 9 참조), 통풍 덕트(33) 내를 흐르는 공기는 증발기(37)에 의해 제습되고 응축기(38)에 의해 가열되어, 수조(25) 내에 순환된다. 스로틀 밸브(40)는 팽창 밸브로 이루어지고, 개방도 조정 기능을 갖고 있다.

외부 상자(22)의 전방면에는 도어(24)의 상방에 위치하여 조작 패널(42)이 설치되어 있고, 이 조작 패널(42)에는 운전 코스 등을 설정하기 위한 복수의 조작 스위치(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 조작 패널(42)은 마이크로컴퓨터를 주체로 하여 구성되어 드럼식 세탁 건조기(21)의 운전 전반을 제어하는 제어 회로부(도시하지 않음)에 접속되어 있고, 당해 제어 회로부는 조작 패널(42)을 통하여 설정된 내용에 따라서, 영구 자석 모터(1), 급수 밸브(30), 배수 밸브(31), 압축기(39), 스로틀 밸브(40) 등의 구동을 제어하면서 각종 운전 코스를 실행한다. 또한, 도시하지 않지만, 압축기(39)를 구성하는 압축기 모터에 대해서도 영구 자석 모터(1)와 마찬가지의 구성을 채용해도 된다.

도 1은, 영구 자석 모터(1)의 회전을 벡터 제어하는 모터 제어 장치(50)의 구성을 블록도로 나타낸 것이다. 또한, 상기 압축기 모터도 마찬가지의 구성에 의해 제어된다. 벡터 제어에서는, 전기자 권선에 흐르는 전류를, 계자인 영구 자석의 자속 방향과, 그에 직교하는 방향으로 분리하여 그것들을 독립적으로 조정하여, 자속과 발생 토크를 제어한다. 전류 제어에는, 모터(1)의 로터와 함께 회전하는 좌표계, 소위 d-q 좌표계로 나타낸 전류값이 사용되지만, d축은 로터에 설치한 영구 자석이 만드는 자속 방향이며, q축은 d축에 직교하는 방향이다. 권선에 흐르는 전류의 q축 성분인 q축 전류 Iq는 회전 토크를 발생시키는 성분이며(토크 성분 전류), 상기 d축 성분인 d축 전류 Id는 자속을 만드는 성분이다(여자 또는 자화 성분 전류).

전류 센서(51)(U, V, W)는 모터(1)의 각 상(U상, V상, W상)에 흐르는 전류 Iu, Iv, Iw를 검출하는 센서이다. 또한, 전류 센서(51)(전류 검출 수단) 대신에, 인버터 회로(52)(구동 수단)를 구성하는 하부 아암측의 스위칭 소자와 접지 사이에 3개의 션트 저항을 배치하고, 그들 단자 전압에 기초하여 전류 Iu, Iv, Iw를 검출하는 구성으로 해도 된다.

전류 센서(51)에 의해 검출된 전류 Iu, Iv, Iw는 A/D 변환기(53)에 의해 A/D 변환되면 uvw/dq 좌표 변환기(54)에 의해 2상 전류 Iα, Iβ로 변환된 후, 다시 d축 전류 Id, q축 전류 Iq로 변환된다. α, β는 모터(1)의 스테이터에 고정된 2축 좌표계의 좌표축이다. 여기서의 좌표 변환의 계산에는, 속도ㆍ위치 추정부(54)에 의해 추정되는 로터의 회전 위치 추정값(α축과 d축의 위상차의 추정값) θ가 사용된다.

속도ㆍ위치 추정부(위치 추정 수단)(55)는, 내부에 Ed 연산기(56), 비례 적분기(57), 감산기(58), 지연기(59) 및 적분기(60)를 구비하고 있다. Ed 연산기(56)는, 전술한 (2)식에 의해 d축 유기 전압 Ed를 연산하고, 비례 적분기(57)는 d축 유기 전압 Ed에 대하여 비례 적분 연산을 실시하여 감산기(58)에 감산값으로서 출력한다. 감산기(58)의 출력은, 1연산 주기분의 지연을 부여하는 지연기(59)를 통하여 피감산값으로서 피드백됨과 함께, 적분기(60)에 출력된다. 그리고, 감산기(58)의 출력이 모터(1)의 회전 속도(각속도) ω가 되고, 적분기(60)의 출력이 회전 위치 θ가 된다.

착자 제어부(61)는 세탁 건조기(21)의 운전을 제어하는 제어 회로부(상위 시스템)로부터 제공되는 운전 시퀀스 신호를 참조하여, 세탁, 탈수, 헹굼, 건조 등의 운전 상태의 변화에 따라서, 영구 자석 모터(1)의 로터(3)에 배치되어 있는 알니코 자석(9b)을 착자하기 위한 착자 명령[증자(增磁) 명령 또는 감자(減磁) 명령]을 위치 추정 보정부(보정 수단)(62) 및 착자 제어 전환부(제어 명령 전환 수단)(63)에 출력한다.

위치 추정 보정부(62)는 착자 제어부(61)로부터 착자 명령이 제공되면, 속도ㆍ위치 추정부(55)에 대하여 Ed 유지 명령을 출력한다. 속도ㆍ위치 추정부(55)는 Ed 유지 명령이 제공되면, Ed 연산기(56)로부터 출력되는 d축 유기 전압 Ed의 값을, 그 시점에서 얻고 있는 값으로 유지한다.

착자 제어 전환부(63)에는, 착자 제어부(61)로부터 상기 착자 명령과 함께 증감자 전류값이 제공되고 있고, 또한 uvw/dq 좌표 변환기(54)로부터 d축 전류 Id가 제공되고 있다. 그리고, 착자 제어 전환부(63)는 전류 제어기(67)의 비례 적분기(70d)에 대하여, 제어 전환 명령과, d축 전압 명령 Vd_ref를 출력한다.

상기 제어 회로부로부터 제공되는 회전수 명령값 ω_ref는, 속도 제어부(64)의 감산기(65)에 있어서 회전 속도 ω와의 차가 구해지면, 그 차가 비례 적분기(66)에서 비례 적분 연산되어, q축 전류 명령값 Iq_ref로서 전류 제어부(67)에 출력된다. Id 명령 출력부(68)는 상기 제어 회로부로부터 제공되는 운전 시퀀스 신호를 참조하여, 약화 계자 제어를 행할 필요가 있는 경우에는, 전류 제어부(67)에 출력하는 d축 전류 명령값 Id_ref를 부(-)의 값으로 설정하고, 그 이외의 경우에는, d축 전류 명령값 Id_ref를 「0」으로 설정한다.

전류 제어부(67)에서는, 감산기(69d, 69q)에 있어서 d축 전류 명령값 Id_ref, q축 전류 명령값 Iq_ref와 d축 전류 Id, q축 전류 Iq와의 차가 각각 구해지고, 그 차가 비례 적분기(70d, 70q)에서 비례 적분 연산된다. 그리고, 비례 적분 연산의 결과는 d-q 좌표계로 나타내어진 출력 전압 명령값 Vd, Vq로서, dq/uvw 좌표 변환기(71)에 출력된다.

여기서, 도 2는 비례 적분기(70d)의 내부 구성을 도시한다. 감산기(69d)의 감산 결과는 비례기(72) 및 적분기(73)에 입력된다. 그리고, 비례기(72), 적분기(73)의 출력은, 가산기(74)에 의해 가산되면, 전환 스위치(75)의 입력 단자의 한쪽에 제공된다. 전환 스위치(75)의 입력 단자의 다른 쪽에는, 상술한 바와 같이, 착자 제어 전환부(63)로부터의 d축 전압 명령 Vd_ref가 제공되고 있다. 그리고, 전환 스위치(75)는 착자 제어 전환부(63)로부터 제공되는 제어 전환 명령에 의해, 입력 단자의 어느 것을 선택하여 d축 전류 Vd로서 출력할지가 전환된다. 통상의 모터 제어시에는, 전환 스위치(75)는 가산기(74)측을 선택하고 있고, 착자 제어부(61)가 알니코 자석(9b)을 착자하기 위하여, 착자 명령을 출력하면, 제어 전환 명령에 의해, 전환 스위치(75)는 d축 전압 명령 Vd_ref측을 선택하도록 되어 있다.

dq/uvw 좌표 변환기(71)에서는, 전압 명령값 Vd, Vq는 α-β 좌표계로 나타낸 값으로 변환된 후, 또한 각 상 전압 명령값 Vu, Vv, Vw로 변환된다. dq/uvw 좌표 변환기(71)에 있어서의 좌표 변환의 계산에도 회전 위치 θ가 사용된다.

각 상 전압 명령값 Vu, Vv, Vw는 전력 변환부(76)에 입력되고, 명령값에 일치하는 전압을 공급하기 위한 펄스폭 변조된 게이트 구동 신호가 형성된다. 인버터 회로(52)는 예를 들어 IGBT 등의 스위칭 소자를 3상 브리지 접속하여 구성되고, 도시하지 않은 직류 전원 회로로부터 직류 전압의 공급을 받도록 되어 있다. 전력 변환부(76)에서 형성된 게이트 구동 신호는 인버터 회로(52)를 구성하는 각 스위칭 소자의 게이트에 제공되고, 그에 의해 각 상 전압 명령값 Vu, Vv, Vw에 일치하는 PWM 변조된 3상 교류 전압이 생성되어 모터(1)의 권선(5)에 인가된다.

상기의 구성에 있어서, 전류 제어부(67)에서는 비례 적분(PI) 연산에 의한 피드백 제어가 행해지고, d축 전류 Id, q축 전류 Iq는 각각 d축 전류 명령값 Id_ref, q축 전류 명령값 Iq_ref에 일치하도록 제어된다. 그 제어 결과로서의 각속도 추정값 ω가 감산기(65)에 피드백되고, 비례 적분기(66)는 비례 적분 연산에 의해 편차 Δω를 제로에 수렴시킨다. 그 결과, 회전 속도 ω는 명령값 ωref에 일치하게 된다.

이상의 구성에 있어서, 모터 제어 장치(50)에 영구 자석 모터(1)를 가한 것이 모터 제어 시스템(77)을 구성하고 있다. 또한, 인버터 회로(52), 전력 변환부(76)를 제외한 부분은, 모터 제어 장치(50)를 구성하는 마이크로컴퓨터의 소프트웨어에 의해 실현되어 있는 기능이다.

다음에, 영구 자석 모터(1)를 구비한 드럼식 세탁 건조기(21)의 작용에 대하여 설명한다. 제어 회로부가 착자 제어부(61)를 통하여 인버터 회로(52)를 동작시키고, 이에 의해 스테이터 권선(5)이 통전하면, 전기자 반작용에 의한 외부 자계[스테이터 권선(5)을 흐르는 전류에 의해 발생하는 자계]가 로터(3)의 영구 자석(9a, 9b)에 작용한다. 그리고, 보자력이 작은 알니코 자석(9b)의 자화 상태가 상기 외부 자계에 의해 감자 또는 증자되고, 그 결과, 스테이터 권선(5)에 쇄교하는 자속량(쇄교 자속량)이 증감된다.

세탁 운전에서는, 제어 회로부는 급수 밸브(30)를 개방하여 수조(25) 내에 급수를 행하고, 계속해서 드럼(27)을 회전시켜 세탁을 행한다. 이 경우, 알니코 자석(9b)의 자화 상태를 증자시킨다. 이에 의해, 스테이터 권선(5)에 작용하는 자속량이 많아(자력이 강해)지므로, 모터(1)는 드럼(27)을 고토크 저속도로 회전시키는 데 적합한 특성이 된다.

탈수 운전에서는, 제어 회로부는 배수 밸브(31)를 개방하여 수조(25) 내의 물을 배출하고, 계속해서 드럼(27)을 고속 회전시켜 세탁물에 포함되는 수분을 탈수한다. 이 경우, 알니코 자석(9b)의 자화 상태를 감자시킨다. 이에 의해, 스테이터 권선(5)에 작용하는 자속량이 적어(자력이 약해)지므로, 모터(1)는 드럼(27)을 저토크 고속도로 회전시키는 데 적합한 특성이 된다. 마지막으로, 건조 운전에서는, 제어 회로부는 송풍 팬(36) 및 히트 펌프(41)를 구동시킴과 함께 드럼(27)을 회전시켜 세탁물의 건조를 행한다. 이 경우, 다음회의 세탁 운전에 대비하여, 알니코 자석(9b)의 자화 상태를 증자시킨다.

다음에, 본 실시예의 작용에 대하여 도 3 내지 도 6도 참조하여 설명한다. 우선, 처리의 개요에 대하여, 도 3의 타이밍차트를 참조하면서 설명한다. 상술한 바와 같이 알니코 자석(9b)을 증감자하는 경우에는, 로터(3)의 위치가, 알니코 자석(9b)에 대하여, d축 전류의 통전에 의한 자속을 효과적으로 쇄교시키는 것이 가능한 위치 관계로 된 경우에 처리(증감자 시퀀스)를 개시한다.

통상의 모터 제어를 행하고 있는 기간 (0)으로부터 증감자 시퀀스를 개시하면, 처음에는 d축 전류를 증가시킨다[시퀀스 (1), (d) 참조]. 또한, q축 전류 Iq는, 도 3의 전체 기간에 걸쳐서 일정하다. 이때, 착자 제어부(61)는 상위 시스템(세탁기의 제어 회로부)으로부터 받은 명령이 증자이면 증자 명령을, 감자이면 감자 명령을 위치 추정 보정부(62) 및 착자 제어 전환부(63)에 출력한다. 착자 제어 전환부(63)는 증자 명령(감자 명령)이 제공되면, 전류 제어부(67)에 증자(감자) 전압 명령을 출력한다. 그러면, (이하, 증자의 경우) d축 전류 Id는 정(+)의 전압 명령 Vd_ref에 의해 제어되고[(e) 참조], q축 전류 Iq는 전류 명령 Iq_ref에 의해 제어된다.

또한, 위치 추정 보정부(62)는 증자 명령이 제공되면, d축 유기 전압 Ed를 유지시키는 명령을 속도ㆍ위치 추정부(55)에 출력한다. 그러면, 속도ㆍ위치 추정부(55)는 d축 유기 전압 Ed를 전회의 연산 결과의 상태로 유지하여 일정값으로 하고, 그 값에 기초하여 속도 ω 및 각도 θ를 추정한다.

그리고, d축 전류 Id가 착자 제어부(61)로부터 제공되는 증감 전류값(11)에 도달하면, 다음 시퀀스 (2)로 이행하여 d축 전류 Id를 감소시킨다. 이때, 착자 제어 전환부(63)는 d축 전압 명령 Vd_ref를 부(-)의 값 혹은 제로로 고정하고[(e) 참조], d축 전류 Id를 급격하게 감소시킨다[(d) 참조].

d축 전류 Id가 감소하여 소정값 I2(＞0) 이하까지 감소하면, 다음 시퀀스 (3)으로 이행한다. 이 시점에서, 착자 제어 전환부(63)는 d축측을 전류 명령 Id_ref에 의한 전류 제어로 복귀시키므로, d, q축은 모두 전류 명령 Id_ref, Iq_ref에 기초하는 제어가 된다. 또한 시간이 경과하여, d축 전류 Id가 제로가 되면, 착자 제어부(61)는 증자 명령의 출력을 정지하고, 통상의 모터 제어로 복귀된다[기간 (4)]. 증자 명령의 출력이 정지하면, 위치 추정 보정부(62)는 Ed 유지 명령의 출력을 정지하고, 속도ㆍ위치 추정부(55)의 Ed 연산기(56)에 의한 d축 유기 전압 Ed의 연산을 재개시킨다.

도 4는 착자 제어부(61)를 중심으로 하는 착자 제어의 내용을 나타내는 흐름도이며, 일정 주기마다 실행된다. 착자 제어부(61)는 상기 제어 회로부(세탁기 시스템)로부터 증감자 명령을 받고 있지 않는 동안은, 스텝 S1로부터 S11로 이행하고, 착자 동작 카운터를 제로 클리어한다. 그리고, 증감자 명령을 받으면 스텝 S2로 이행하고, 그 시점에서의 착자 동작 카운터값이, 증감자 종료 시간(예를 들어, 10m초)에 일정 시간을 더한 시간에 상당하는 값보다도 작은지 여부를 판단한다.

스텝 S2에서, (착자 동작 카운터)＜(증감자 종료 시간)+(일정 시간)이면(예) 착자 동작 카운터를 인크리먼트하여(스텝 S3), 위치 추정 보정 명령을 출력한다(스텝 S4). 여기서, (증감자 종료 시간)+(일정 시간)은, 도 3에 있어서의 시퀀스 (1) 내지 (3)의 기간 길이의 총합에 대응한다.

다음의 스텝 S5에서 (착자 동작 카운터)＜(증감자 종료 시간)이며(예), 제어 회로부로부터 받은 명령이 증자 명령인 경우에는(스텝 S6: 예), 위치 추정 보정부(62) 및 착자 제어 전환부(63)에 대하여 증자 명령과 함께 증자 전류 명령값을 출력한다(스텝 S7, S8). 또한, 제어 회로부로부터 받은 명령이 감자 명령인 경우에는(스텝 S6: 아니오), 감자 명령과 함께 감자 전류 명령값을 출력한다(스텝 S9, S10).

도 6은, 위치 추정 보정부(62)를 중심으로 하는 제어 내용을 나타내는 흐름도이다. 착자 제어부(61)로부터 위치 추정 보정 명령이 제공되고 있는 경우에는(스텝 S31: 예), 보정 모드가 속도ㆍ위치 추정부(55)에 있어서 전회값을 사용하는 타입인지 여부를 판단한다(스텝S32). 또한, 보정 모드에 대해서는, 미리 유저가 설정 가능하게 되어 있고, 상기한 전회값 사용 타입/전회값 미사용 타입이 있다. 전회값 사용 타입에 대해서는, 스텝 S33에서 판단되는 모드 (1 내지 3)이 있다.

즉, 전회값 사용 타입이면(스텝 S32: 예), 모드 (1 내지 3)의 설정에 따라서 스텝 S33으로부터 S34 내지 S35로 이행한다. 모드 (1)은 Ed 연산기(56)로부터 출력되는 d축 유기 전압 Ed(연산 결과)를「0」으로 하는 모드이고(스텝 S34), 모드 (2)는 d축 유기 전압 Ed의 전회값을 유지하여, 금회의 값으로 사용하는 모드이다(스텝 S35, 도 3에서 설명한 케이스). 또한, 모드 (3)은 비례 적분기(57)로부터 출력되는 값을 「0」으로 함으로써, 가산기(58)의 출력 결과를 전회 얻어진 ω(연산 결과)로 유지하는 모드이다(스텝 S36). 따라서, 각 모드에 따른 명령을 Ed 연산기(56) 혹은 비례 적분기(57)에 제공한다. 또한, 모드 (1)은, 엄밀하게는 전회값을 사용하지 않지만, 여기서는 그에 준하는 것으로서 분류하고 있다.

한편, 스텝 S32에 있어서, 전회값 미사용 타입인 경우에(아니오), Ed 연산기(56)가 실행하는 연산식: (2)식을, 일시적으로 (5)식과 같이 변경한다(스텝 S37).

즉, 우변 제3항의 미분항 [-sㆍLdㆍId]를 부가하여, d축 유기 전압 Ed를 구하도록 한다. 이 경우, d축 전류 Id를 예를 들어 정(+)측으로 급격하게 변화시키면, 우변 제1항의 Vd가 매우 커지지만, 우변 제3항의 미분항 [-sㆍLdㆍId]가 부(-)측으로 커지므로, 좌변의 d축 유기 전압 Ed가 급변하는 일은 없어진다.

도 5는 착자 제어 전환부(63)를 중심으로 하는 제어 내용을 나타내는 흐름도이며, 이 처리는, 도 4의 처리에 계속해서 실행된다. 우선, 스텝 S12에서 스텝 S5와 같은 판단, 또는 착자 동작 카운터=0인지 여부를 판단한다. 여기서 「아니오」라고 판단하는 경우에는, 영구 자석 모터(1)를 통상과 같이 구동 제어하고 있는 케이스이므로, 상술한 바와 같이, 비례 적분기(70d) 내부의 전환 스위치(75)가 가산기(74)측을 선택하도록, 즉 d축 전류 명령 Id_ref에 기초하여 제어를 행하도록 한다(스텝 S17).

스텝 S12에서「예」라고 판단하는 경우에는, 증감자 처리가 행해지고 있는 케이스이므로, d축 전류의 상승이 개시된 후, 그 d축 전류 또는 U, V, W 어느 상 전류가 증감자 전류 명령값(도 3의 I1)에 도달하고 있지 않은지 여부를 판단한다(스텝 S13). 상기 명령값에 도달하고 있지 않은 경우(예), 증자 명령이면(스텝 S14: 예), 전환 스위치(75)에 d축 전압 명령 Vd_ref측을 선택시켜, 알니코 자석(9b)을 증자시키는 d축 전압 명령을 출력한다(스텝 S15). 또한, 감자 명령이면(스텝 S14=아니오), 알니코 자석(9b)을 감자시키는 d축 전압 명령을 출력한다(스텝 S16). 즉, 스텝 S15, S16은 도 3의 시퀀스 (1)에 대응하는 처리이다.

한편, 스텝 S13에서「아니오」라고 판단하는 경우에는, 도 3의 시퀀스 (2)로 이행한 케이스이며, d축 전류 Id 또는 U, V, W 어느 상 전류가, 제어 전환 전류값(도 3의 I2)에 도달하고 있지 않은지 여부를 판단한다(스텝 S18). 상기 전류값에 도달하고 있지 않으면(예), 그리고 증자 명령이면(스텝 S19: 예), d축 전류 Id를 감소시키도록 d축 전압 명령 Vd_ref를 출력한다(스텝 S20). 또한, 감자 명령이면(스텝 S19: 아니오), 감자 방향의 d축 전류 Id를 감소시키도록 d축 전압 명령 Vd_ref를 출력한다(스텝 S21).

스텝 S18에서 「아니오」라고 판단하는 경우에는, d축 전류 Id 등이 제어 전환 전류값에 도달하여 도 3의 시퀀스 (3)으로 이행한 케이스이다. 따라서, 착자 제어 전환부(63)는 비례 적분기(70d) 내부의 전환 스위치(75)가 가산기(74)측을 선택하고, d축 전류 명령 Id_ref에 기초하여 제어를 행하도록 전환한다(스텝 S22).

이상과 같이 본 실시예에 따르면, 모터 제어 장치(50)는 속도ㆍ위치 추정부(55)가 영구 자석 모터(1)에 대하여 성립하는 전압 방정식에 기초하여, 로터(3)의 회전 위치 θ를 추정하고, 그 추정된 회전 위치 θ에 기초하여 d축 전류 및 q축 전류를 연산함으로써, 영구 자석 모터(1)를 벡터 제어한다. 그리고, 위치 추정 보정부(62)는, 착자 제어부(61)가 인버터 회로(52)를 통하여 모터(1)의 권선(5)에 통전을 행하여 알니코 자석(9b)을 착자하는 기간에, 전압 방정식에 의해 얻어지는 연산 결과를 일시적으로 고정값으로 치환함으로써, 추정되는 로터 위치 θ를 보정하도록 하였다. 구체적으로는, 위치 추정 보정부(62)는, 유저의 선택에 따라서, d축 유기 전압 Ed를 착자 제어가 개시되기 직전에 연산된 값으로 유지하거나, 또는 제로로 유지하거나, 혹은 전압 방정식의 연산 결과로부터 얻어지는 회전 속도 ω를 착자 제어가 개시되기 직전에 연산된 값으로 유지하도록 하여, 연산 결과를 일시적으로 고정값으로 치환한다.

즉, 전류 제어에 있어서는, q축측은 전류 명령에 기초하는 제어를 계속하고, d축측의 제어를 전류 명령에 기초하는 제어와 전압 명령에 의한 제어를 전환함으로써, 증감자 전류가 급격하게 상승, 하강하는 경우라도, 탈조 등 하는 일 없이 모터(1)의 운전을 계속할 수 있어, 고속의 전류의 제어가 가능해진다. 그리고, 이와 같이 위치 센서리스 방식으로 증감자를 행함으로써, 세탁 건조기(21)와 같이 저비용이 요구되는 가전 용도에 있어서도 영구 자석 모터(1)와 같은 가변 자속 모터를 적용하여, 모터(1)에 요구되는 회전수ㆍ토크의 특성에 따라서 행하는 증감자의 효과를 크게 할 수 있고, 운전 영역의 전역에 걸쳐서 고효율의 운전이 가능해진다. 따라서, 위치 센서리스 방식으로 제어하는 경우라도, 모터(1)가 탈조하는 일 없이 증감자 통전을 행할 수 있다.

또한, 위치 추정 보정부(62)는 유저의 선택에 의해 착자 제어부(61)가 착자 제어를 행하는 기간은, d축 전압 방정식에 일시적으로 미분항 sㆍLdㆍId를 가하여 d축 유기 전압 Ed를 산출한다. 따라서, 착자 제어를 행하는 기간에 돌발적으로 큰 전류가 흐른 경우라도, 위치 추정 연산에 사용되는 d축 전압 방정식에, 순간적인 변화에 대한 추종성이 양호한 미분항 sㆍLdㆍId를 일시적으로 더하여 d축 유기 전압 Ed를 산출하므로, 유기 전압 Ed의 급변을 억제할 수 있다.

그리고, 착자 제어 전환부(63)는 모터 제어 장치(50)가 벡터 제어의 피드백 루프 내에 PI 제어를 포함하고 있는 경우, 착자 제어부(61)가 착자 제어를 행하는 기간은, 벡터 제어에 있어서의 전류 명령 Id_ref를 전류 제어부(67)의 d축측에 제공하는 제어와, 전류 명령 Id_ref 대신에 전압 명령 Vd_ref를 dq/uvw 좌표 변환기(71)에 직접 출력하는 제어를 전환하도록 하였다. 따라서, 착자 제어를 행하는 기간에 돌발적으로 큰 전류가 흐른 경우에도, 증감자 전류를 지연없이 통전할 수 있다.

또한, 착자 제어 전환부(63)는 착자 제어부(61)가 d축 전류를 증가시키는 명령을 출력하는 기간은, d축에 대해서는 상기 d축 전류를 증가시키는 극성의 전압 명령 Vd_ref를 직접 제공하고, q축에 대해서는 전류 제어 명령 Iq_ref를 제공하므로, d축 전류의 통전량을 신속하게 상승시킬 수 있다.

그리고, 착자 제어 전환부(63)는 U, V, W 어느 상 전류값, 또는 d축 전류 Id의 값이, 착자 제어부(61)에 의해 제공되는 착자 전류 명령값 I1에 도달하면, d축 전류 Id를 감소시키도록 전압 명령 Vd_ref를 제공하고, 착자 제어부(61)가 d축 전류 Id를 감소시키는 명령을 출력하는 기간은, d축에 대해서는 d축 전류 Id를 감소시키는 극성의 전압 명령 Vd_ref를 직접 제공하고, q축에 대해서는 전류 제어 명령 Iq_ref를 제공하므로, d축 전류 Id의 통전량을 신속하게 하강시킬 수 있다.

또한, 착자 제어 전환부(63)는 U, V, W 어느 상 전류값, 또는 d축 전류 Id의 값이 일정한 임계값 I2 미만으로 감소하면, dq축 모두에 전류 제어 명령을 제공하도록 전환하므로, d축 전류 Id가 제로에 도달하는 것보다도 빠른 타이밍에서 전류 제어 명령에 기초하는 제어로 전환함으로써, d축 전류 Id가 역극성측에 언더 슈트하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 모터 전류를 전류 센서(예를 들어, 커런트 트랜스)(51)를 사용하여 검출하는 경우에는 문제없지만, 상술한 바와 같이 인버터 회로(52)의 하부 아암측에 션트 저항을 삽입하여 전류를 검출하는 경우에는, 이하와 같은 문제가 발생한다. 이 경우, 전류 검출은, 하부 아암측의 스위칭 소자가 온하고 있는 기간 중에 션트 저항의 단자 전압을 검출함으로써 행한다. 그러면, 착자 제어부(61)가 착자 제어를 행하는 경우에는, d축 전류 Id를 통전하는 기간이 매우 짧아지므로, 그에 수반하여, 하부 아암측 스위칭 소자가 온하고 있는 시간도 PWM 듀티가 0%에 가까운 상태가 되므로, 전류 검출이 곤란해진다.

그리고, 본 실시예에 따르면, 위치 추정 보정부(62)의 작용에 의해, 상기와 같은 케이스에 있어서도, 속도ㆍ위치 추정부(55)는 모터 전류가 검출되지 않는 기간에 위치 추정을 행하는 것이 가능해진다. 따라서, 전류 센서(51) 대신에 션트 저항을 사용함으로써, 제품의 비용 절감에 기여할 수 있다.

(제2 실시예)

도 10은 제2 실시예이며, 제1 실시예의 모터 제어 장치(50)를 공조기(에어 컨디셔너)에 적용한 경우를 나타낸다. 히트 펌프(101)를 구성하는 압축기(부하)(102)는 압축부(103)와 모터(104)를 동일한 철제 밀폐 용기(105) 내에 수용하여 구성되고, 모터(104)의 로터 샤프트가 압축부(103)에 연결되어 있다. 그리고, 압축기(102), 사방 밸브(106), 실내측 열교환기(107), 감압 장치(108), 실외측 열교환기(109)는 냉매 통로인 파이프에 의해 폐쇄 루프를 구성하도록 접속되어 있다. 또한, 압축기(102)는, 예를 들어 로터리형의 압축기이며, 모터(104)는 제1 실시예의 모터(1)와 마찬가지로 구성되는 영구 자석 모터이다.

난방시에는, 사방 밸브(106)는 실선으로 나타내는 상태에 있고, 압축기(102)의 압축부(103)에서 압축된 고온 냉매는, 사방 밸브(106)로부터 실내측 열교환기(107)로 공급되어 응축되고, 그 후, 감압 장치(108)에서 감압되고, 저온으로 되어 실외측 열교환기(109)로 흐르고, 여기서 증발하여 압축기(102)로 복귀된다. 한편, 냉방시에는, 사방 밸브(106)는 파선으로 나타내는 상태로 전환된다. 이로 인해, 압축기(102)의 압축부(103)에서 압축된 고온 냉매는, 사방 밸브(106)로부터 실외측 열교환기(109)로 공급되어 응축하고, 그 후, 감압 장치(108)에서 감압되고, 저온으로 되어 실내측 열교환기(107)로 흐르고, 여기서 증발하여 압축기(102)로 복귀된다. 그리고, 실내측, 실외측의 각 열교환기(107, 109)에는, 각각 팬(110, 111)에 의해 송풍이 행해지고, 그 송풍에 의해 각 열교환기(107, 109)와 실내 공기, 실외 공기의 열교환이 효율적으로 행해지도록 구성되어 있다.

이상과 같이 구성되는 제2 실시예에 따르면, 영구 자석 모터(104)와 모터 제어 장치(50)로 구성되는 모터 제어 시스템을 공조기에 적용하여, 압축기(102)를 구동하도록 하였으므로, 공조기의 운전을 안정되게 행할 수 있음과 함께, 소비 전력을 저감시킬 수 있다.

본 발명은 상기하거나 또는 도면에 기재한 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 이하와 같은 변형 또는 확장이 가능하다.

보정 모드에 대해서는 미리 설정한 어느 하나의 모드만을 실행해도 된다.

위치 추정을 행할 때에 q축 전압 방정식도 사용하는 경우는, 증감자 통전 동안, d축 유기 전압 Ed뿐만 아니라 q축 유기 전압 Eq도 동시에 유지해도 된다.

네오디뮴 자석(9a), 알니코 자석(9b)의 배치 개수비는, 개별의 설계에 따라서 적절히 변경하면 된다.

저보자력의 영구 자석은, 알니코 자석에 한정되지 않고, 그 외 예를 들어 사마륨ㆍ코발트 자석을 사용해도 된다. 또한, 고보자력의 영구 자석도 네오디뮴 자석에 한정되는 일은 없다.

보정에 대해서는, 회전 속도를 보정하지 않고, 로터 위치만을 보정해도 된다.

세탁기나 공조기에 한정하지 않고, 로터에 저보자력 영구 자석이 배치되는 영구 자석 모터를 제어 대상으로 하는 것이면 적용이 가능하다.

도면 중, 1은 영구 자석 모터, 3은 로터, 9a는 네오디뮴 자석, 9b는 알니코 자석(저보자력 영구 자석), 21은 드럼식 세탁 건조기, 50은 모터 제어 장치(벡터 제어 수단), 52는 인버터 회로, 55는 속도ㆍ위치 추정부(위치 추정 수단), 61은 착자 제어부(착자 제어 수단), 62는 위치 추정 보정부(보정 수단), 63은 착자 제어 전환부(제어 명령 전환 수단), 77은 모터 제어 시스템을 나타낸다.

Claims

모터 제어 장치로서,
복수의 반도체 스위칭 소자로 구성되고, 직류 전원의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여, 착자량(着磁量)을 변경 가능한 정도로 저보자력인 영구 자석이 로터에 복수 배치되는 영구 자석 모터에 급전하는 인버터 회로와,
상기 영구 자석 모터에 대하여 성립하는 전압 방정식에 기초하여, 상기 로터의 회전 위치를 추정하는 위치 추정 수단과,
추정된 상기 회전 위치에 기초하여 d축 전류 및 q축 전류를 연산하고, 상기 영구 자석 모터를 벡터 제어하는 벡터 제어 수단과,
상기 인버터 회로를 통하여 상기 모터의 권선에 통전을 행함으로써, 상기 영구 자석을 착자하는 착자 제어 수단과,
상기 착자 제어 수단이 착자 제어를 행하는 기간에, 상기 전압 방정식에 의해 얻어지는 연산 결과를 일시적으로 고정값으로 치환함으로써, 상기 위치 추정 수단에 의해 추정되는 상기 회전 위치를 보정하는 보정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 보정 수단은 d축 유기 전압 Ed를, 상기 착자 제어가 개시되기 직전에 연산된 값으로 유지하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 보정 수단은 d축 유기 전압 Ed를 제로로 유지하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 보정 수단은 상기 전압 방정식의 연산 결과로부터 얻어지는 회전 속도를, 상기 착자 제어가 개시되기 직전에 연산된 값으로 유지하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
모터 제어 장치로서,
복수의 반도체 스위칭 소자로 구성되고, 직류 전원의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여, 착자량을 변경 가능한 정도로 저보자력인 영구 자석이 로터에 복수 배치되는 영구 자석 모터에 급전하는 인버터 회로와,
상기 영구 자석 모터에 대하여 성립하는 전압 방정식에 기초하여, 상기 로터의 회전 위치를 추정하는 위치 추정 수단과,
추정된 상기 회전 위치에 기초하여 d축 전류 및 q축 전류를 연산하고, 상기 영구 자석 모터를 벡터 제어하는 벡터 제어 수단과,
상기 인버터 회로를 통하여 상기 모터의 권선에 통전을 행함으로써, 상기 영구 자석을 착자하는 착자 제어 수단과,
상기 착자 제어 수단이 착자 제어를 행하는 기간은, s를 미분 연산자, Ld를 d축 인덕턴스, Id를 d축 전류로 하였을 때, d축 전압 방정식에 일시적으로 미분항 sㆍLdㆍId를 더하여 d축 유기 전압 Ed를 산출함으로써, 상기 위치 추정 수단에 의해 추정되는 회전 위치를 보정하는 보정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.