モータの制御装置
【課題】指令回転数と実回転数との差を低減できるモータの制御装置を得る。
【解決手段】モータの制御装置は、指令回転数で動作するようにモータを制御するモータの制御装置であって、前記モータを駆動する駆動部と、前記駆動部により前記モータを駆動する際にモータ巻線に流す相電流を検出する検出部と、前記検出部により検出された相電流に応じた値の振動成分を抽出し、前記振動成分を積分した後、前記積分された値から低周波成分をオフセットとして除去することにより、前記指令回転数に応じた電気位相を補正する補正値を演算する演算部と、前記演算部により演算された補正値を用いて補正された電気位相を用いて、前記駆動部の制御信号を生成する制御部とを備え、前記駆動部は、前記制御部により生成された制御信号に従って、前記モータを駆動する。
【解決手段】モータの制御装置は、指令回転数で動作するようにモータを制御するモータの制御装置であって、前記モータを駆動する駆動部と、前記駆動部により前記モータを駆動する際にモータ巻線に流す相電流を検出する検出部と、前記検出部により検出された相電流に応じた値の振動成分を抽出し、前記振動成分を積分した後、前記積分された値から低周波成分をオフセットとして除去することにより、前記指令回転数に応じた電気位相を補正する補正値を演算する演算部と、前記演算部により演算された補正値を用いて補正された電気位相を用いて、前記駆動部の制御信号を生成する制御部とを備え、前記駆動部は、前記制御部により生成された制御信号に従って、前記モータを駆動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
位置センサレスのモータ駆動方式として、モータ定数のＬｄ、Ｌｑ、誘起電圧定数が必要ないＶＦ制御や電圧−電流位相差一定方式等の電圧制御によりモータ駆動をする方式があり、エアコン等の製品に使用されている。エアコン等におけるシングルロータリコンプレッサは、その構造上、吸入・圧縮・排出行程での負荷トルクの変動が大きく、その動作時に振動及び騒音が発生しやすい。
【０００３】
特許文献１には、永久磁石形同期電動機の制御装置において、印加電圧とその周波数とをほぼ比例させて制御するＶ／ｆ一定制御を行うことが記載されている。具体的には、同期電動機の電流を検出して印加電圧ベクトルに直行する成分を分離した後、分離された電流からハイパスフィルタにより直流成分を除去し、さらにゲインを乗じたものを、電圧の周波数指令に帰還する。これにより、特許文献１によれば、電動機のトルク変動分に相当する電流の変動成分を周波数指令に帰還するので、電動機のトルク変動を抑制して制御を安定させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３６６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された技術では、電動機の電流をハイパスフィルタに通したものを周波数指令に帰還にしたあと、その帰還させて得た周波数指令を積算手段により積分して電圧の位相を演算している。
【０００６】
しかし、電流のハイパスフィルタ処理では、厳密には、低周波成分を０にすることはできない。すなわち、ハイパスフィルタの出力には、低周波のオフセット成分が含まれているので、積算手段により積分するとそのオフセット成分も積分されてしまい、演算された電圧の位相における誤差が増大するので、指令回転数と実回転数との差が増大していく傾向にある。トルク制御では、一回転毎に振幅や位相を変調させる必要があり、指令回転数と実回転数との差が増大していくと、トルク制御により注入される電力が上下非対称となり、トルク制御の効果を得ることが困難になる。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、指令回転数と実回転数との差を低減できるモータの制御装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるモータの制御装置は、指令回転数で動作するようにモータを制御するモータの制御装置であって、前記モータを駆動する駆動部と、前記駆動部により前記モータを駆動する際にモータ巻線に流す相電流を検出する検出部と、前記検出部により検出された相電流に応じた値の振動成分を抽出し、前記振動成分を積分した後、前記積分された値から低周波成分をオフセットとして除去することにより、前記指令回転数に応じた電気位相を補正する補正値を演算する演算部と、前記演算部により演算された補正値を用いて補正された電気位相を用いて、前記駆動部の制御信号を生成する制御部とを備え、前記駆動部は、前記制御部により生成された制御信号に従って、前記モータを駆動することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかるモータの制御装置は、上記の発明において、前記演算部は、前記検出部により検出された相電流の振動成分を抽出することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかるモータの制御装置は、上記の発明において、前記演算部は、前記検出部により検出された相電流に応じた電力を演算し、前記電力の振動成分を抽出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかるモータの制御装置は、上記の発明において、前記演算部は、前記検出部により検出された相電流に応じた値の振動成分を抽出するように、前記値から低周波成分を除去する第１のハイパスフィルタと、前記第１のハイパスフィルタにより抽出された振動成分を積分する積分器と、前記積分器により積分された値から低周波成分をオフセットとして除去する第２のハイパスフィルタとを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかるモータの制御装置は、上記の発明において、前記制御部は、負荷トルクの変動特性に電気トルクが追従するように、前記駆動部の制御信号を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかるモータの制御装置は、指令回転数と実回転数との差を低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかるモータの制御装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態にかかるモータの制御装置の動作を示す波形図である。
【図３】図３は、第１の実施形態の変形例にかかるモータの制御装置の構成を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の他の変形例にかかるモータの制御装置の構成を示す図である。
【図５】図５は、第２の実施形態にかかるモータの制御装置の構成を示す図である。
【図６】図６は、比較例にかかるモータの制御装置の構成を示す図である。
【図７】図７は、比較例にかかるモータの制御装置の動作を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかるモータの制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかるモータＭの制御装置１００の構成について、図１を用いて説明する。図１は、モータＭの制御装置１００の構成を示すブロック図である。
【００１７】
制御装置１００は、例えば予め設定された指令回転数で動作するように、コンプレッサのモータＭを制御する。モータＭは、そのロータがコンプレッサのロータリビストンや旋回スクロールにシャフトで連結されており、コンプレッサのロータリビストンや旋回スクロールを回転させる。
【００１８】
制御装置１００は、駆動部６０、検出部７０、演算部３０、及び制御部５０を備える。
【００１９】
駆動部６０は、例えば３相の交流電力をモータＭへ出力することにより、モータＭを駆動する。具体的には、駆動部６０は、インバータ２を有する。インバータ２は、制御信号を制御部５０から受けて、制御信号に応じて、直流電源Ｖから供給された直流電力を３相の交流電力に変換してモータＭへ出力する。
【００２０】
検出部７０は、駆動部６０によりモータＭを駆動する際にモータ巻線に流す相電流（モータ電流）を検出する。具体的には、検出部７０は、電流検出器（例えば、ＣＴ）３を有する。電流検出器３は、インバータ２から出力された相電流（例えば、３相の電流）を検出して演算部３０へ出力する。
【００２１】
演算部３０は、検出部７０により検出された相電流の振動成分を抽出し、その振動成分を積分した後、積分された値からオフセットを除去する。具体的には、演算部３０は、有効電流演算器１３、ハイパスフィルタ１４、積分器１５、及びハイパスフィルタ１６を有する。
【００２２】
有効電流演算器１３は、検出された相電流の値を電流検出器３から受け、電圧指令Ｖ＊＊を制御部５０から受ける。有効電流演算器１３は、検出された相電流の値と電圧指令Ｖ＊＊とから、有効電力（実際にモータＭで消費された電力）に対応した有効電流を演算してハイパスフィルタ１４へ出力する。
【００２３】
ハイパスフィルタ１４は、演算された有効電流の値を有効電流演算器１３から受ける。ハイパスフィルタ１４は、演算された有効電流の値から低周波成分を除去する。これにより、ハイパスフィルタ１４は、演算された有効電流の値における振動成分を抽出する。この振動成分は、モータＭの実回転数に対応した成分である。ハイパスフィルタ１４は、抽出した振動成分を積分器１５へ出力する。
【００２４】
積分器１５は、抽出された振動成分をハイパスフィルタ１４から受ける。このとき、抽出された振動成分は、ハイパスフィルタ１４で発生するオフセットを含んでいる。積分器１５は、抽出された振動成分を積分して、後述する電気位相に対する補正値Δθとなるべき値を演算する。補正値Δθとなるべき値は、モータＭの実位相に対応した成分である。積分器１５は、演算された補正値Δθとなるべき値をハイパスフィルタ１６へ出力する。
【００２５】
ハイパスフィルタ１６は、演算された補正値Δθとなるべき値を積分器１５から受ける。このとき、演算された補正値Δθとなるべき値は、ハイパスフィルタ１４で発生するオフセットが積分された値も含んでいる。ハイパスフィルタ１６は、演算された補正値Δθとなるべき値から低周波成分をオフセットとして除去する。これにより、ハイパスフィルタ１６は、演算された補正値Δθとなるべき値からハイパスフィルタ１４のオフセットの積分された値を除去して、補正値Δθを演算する。ハイパスフィルタ１６は、演算した補正値Δθを加算器４へ出力する。
【００２６】
制御部５０は、演算部３０により演算された補正値Δθを用いて、指令回転数ω＊に応じた電気位相θ＊を補正し、その補正された電気位相θ＊＊を用いて、駆動部６０の制御信号を生成する。具体的には、制御部５０は、回転数設定器５、積分器６、加算器４、正弦波発生器７、電圧調節器９、掛算器８、キャリア発生器１２、及びコンパレータ１１を有する。
【００２７】
回転数設定器５には、予め指令回転数ω＊が設定されている。回転数設定器５は、指令回転数ω＊を積分器６へ出力する。
【００２８】
積分器６は、指令回転数ω＊を回転数設定器５から受ける。積分器６は、指令回転数ω＊をモータＭの極数に応じ電気周波数に変換し、その電気周波数に応じた電気位相θ＊を発生させ加算器４へ出力する。
【００２９】
加算器４は、電気位相θ＊を積分器６から受け、補正値Δθを演算部３０から受ける。加算器４は、電気位相θ＊に補正値Δθを加算することにより、電気位相θ＊の補正を行う。加算器４は、加算結果、すなわち補正後の電気位相θ＊＊を正弦波発生器７へ出力する。
【００３０】
正弦波発生器７は、補正後の電気位相θ＊＊を加算器４から受ける。正弦波発生器７は、補正された電圧指令（例えば、３相の正弦波）Ｖ＊を発生させて掛算器８へ出力する。
【００３１】
電圧調節器９は、Ｖ／ｆ一定制御等により演算された電圧振幅Ａを掛算器８へ出力する。あるいは、電圧調節器９は、電圧−電流位相差を一定に制御する力率制御方式により演算された電圧振幅Ａを掛算器８へ出力する。
【００３２】
掛算器８は、電圧指令Ｖ＊を正弦波発生器７から受け、電圧振幅Ａを電圧調節器９から受ける。掛算器８は、電圧指令Ｖ＊に電圧振幅Ａを乗じて、変調された電圧指令Ｖ＊＊を生成しコンパレータ１１及び有効電流演算器１３へ出力する。
【００３３】
キャリア発生器１２は、ＰＷＭキャリア（例えば、三角波）を発生してコンパレータ１１へ出力する。
【００３４】
コンパレータ１１は、電圧指令Ｖ＊＊を掛算器８から受け、ＰＷＭキャリアをキャリア発生器１２から受ける。コンパレータ１１は、電圧指令Ｖ＊＊とＰＷＭキャリアとのコンパレート演算を行い、演算結果を、インバータ２を駆動するための制御信号としてインバータ２へ出力する。
【００３５】
次に、モータＭの制御装置１００の動作について、図２を用いて説明する。図２は、モータＭの制御装置１００の動作を示す波形図である。
【００３６】
上記のような構成を有する制御装置１００において生成される補正後の電気位相θ＊＊の波形は、図２（ａ）の実線で示すように、破線で示すモータＭのロータの位相の波形に追従したものになっている。また、図２（ａ）に実線で示す補正後の電気位相θ＊＊の波形と破線で示すモータＭのロータの位相の波形とのずれは、略一定にとどまっている。このことから、指令回転数と実回転数とがほぼ一致しているといえる。
【００３７】
ここで、仮に、図６に示すように、モータＭの制御装置９００において、演算部９３０により演算された補正値が制御部９５０における積分器９０６の前段にフィードバックされる場合について考える。具体的には、演算部９３０のハイパスフィルタ９１４は、有効電流演算器１３から受けた有効電流から低周波成分を除去して補正値Δωを求めて制御部９５０の加算器９０４へ出力する。補正値Δωは、ハイパスフィルタ９１４で発生するオフセットを含んでいる。加算器９０４は、回転数設定器５から受けた指令回転数ω＊とハイパスフィルタ９１４から受けた補正値Δωとを加算して指令回転数ω＊を補正し、補正後の指令回転数ω＊＊を積分器９０６へ出力する。積分器９０６は、補正後の指令回転数ω＊＊を積分することにより電気位相θ＊’を演算する。このとき、積分器９０６が指令回転数ω＊＊に含まれたハイパスフィルタ９１４で発生するオフセットも積分してしまうので、電気位相θ＊’は、誤差が大きいものとなる傾向にある。このとき、制御装置９００において生成される電気位相θ＊’の波形は、図７（ａ）の実線で示すように、破線で示すモータＭのロータの位相の波形からずれが増大していくものになり、指令回転数と実回転数との差が増大していく傾向にある。これにより、図７（ｂ）に示すように、破線で示すモータＭの負荷トルクに実線で示す電気トルクを追従させることが困難になり、トルク制御の効果を得ることが困難になる。
【００３８】
それに対して、第１の実施形態では、モータＭの制御装置１００において、演算部３０により演算された補正値が制御部５０における積分器６の後段にフィードバックされる。具体的には、演算部３０は、検出部７０により検出された相電流の振動成分を抽出し、その振動成分を積分した後、積分された値からオフセットを除去することにより、補正値Δθを演算する。制御部５０は、指令回転数ω＊が積分器６により積分された後の電気位相θ＊を、演算部３０により演算された補正値Δθを用いて補正し、補正された電気位相θ＊＊を用いて、駆動部６０の制御信号を生成する。すなわち、演算部３０から制御部５０へフィードバックされる補正値Δθがハイパスフィルタ１６で発生するオフセットを含んでいても、制御部５０においてハイパスフィルタ１６で発生するオフセットが積分されない。このとき、制御装置１００において生成される電気位相θ＊＊の波形を、図２（ａ）の実線で示すように、破線で示すモータＭのロータの位相の波形に対して略一定のずれで追従させることができるので、指令回転数と実回転数との差を低減できる。これにより、図２（ｂ）に示すように、破線で示すモータＭの負荷トルクに実線で示す電気トルクを追従させることが容易になり、トルク制御の効果を得ることができる。
【００３９】
また、第１の実施形態では、演算部３０がハイパスフィルタ１４、積分器１５、及びハイパスフィルタ１６を有する。ハイパスフィルタ１４は、検出部７０により検出された相電流の振動成分を抽出するように、検出された相電流から低周波成分を除去する。積分器１５は、ハイパスフィルタ１４により抽出された振動成分を積分する。ハイパスフィルタ１６は、積分器１５により積分された値から低周波成分をオフセットとして除去する。これにより、演算部３０を簡易な構成で実現することができる。
【００４０】
なお、図３に示すように、モータＭの制御装置１００ｉにおいて、演算部３０ｉは、有効電流演算器１３（図１参照）に代えて、有効電力演算器１３ｉを有しても良い。有効電力演算器１３ｉは、検出された相電流の値を電流検出器３から受け、電圧指令Ｖ＊＊を制御部５０から受ける。有効電力演算器１３ｉは、検出された相電流の値と電圧指令Ｖ＊＊とから有効電力（実際にモータＭで消費された電力）を演算してハイパスフィルタ１４へ出力する。この場合も、ハイパスフィルタ１４は、演算された有効電力の値から、モータＭの実回転数に対応した振動成分を抽出することができる。
【００４１】
あるいは、図４に示すように、モータＭの制御装置１００ｊにおいて、演算部３０ｊは、ハイパスフィルタ１４、積分器１５、及びハイパスフィルタ１６に代えて、演算器１７ｊを有していても良い。すなわち、ラプラス演算子ｓを用いて、ハイパスフィルタ１４、積分器１５、及びハイパスフィルタ１６による演算内容がそれぞれＦ１（ｓ）、１／ｓ、Ｆ２（ｓ）と表せる場合に、演算器１７ｊは、
Ｆ１（ｓ）×（１／ｓ）×Ｆ２（ｓ）
で表される演算を行う。これにより、演算部３０ｊを簡易な構成で実現することができる。
【００４２】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態にかかるモータＭの制御装置２００について図５を用いて説明する。図５は、モータＭの制御装置２００の構成を示す図である。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４３】
第２の実施形態では、モータＭの制御装置２００が、第１の実施形態と同様にして求めた電気位相の補正値を用いて、さらにトルク制御を行う。
【００４４】
具体的には、制御装置２００は、抽出部２９０、推定部２４０、及び制御部２５０を備える。
【００４５】
抽出部２９０は、検出部７０により検出された相電流に応じた値の変動成分を抽出する。具体的には、抽出部２９０は、電力演算器２９１、回転数成分演算器２９２、ゼロクロス演算器２９３、及び記憶装置２９４を有する。
【００４６】
電力演算器２９１は、検出された相電流の値を電流検出器３から受け、電圧指令を制御部２５０から受ける。電力演算器２９１は、検出された相電流の値と電圧指令とから電力を演算して回転数成分演算器２９２へ出力する。
【００４７】
回転数成分演算器２９２は、演算された電力の値を電力演算器２９１から受ける。回転数成分演算器２９２は、演算された電力の値の変動から、回転数成分（いわゆる基本波）を抽出する。具体的には、バンドパスフィルタ等により、回転数設定器５の回転数と同じ回転数の波（回転数成分）を抽出する。そして、回転数成分演算器２９２は、その回転数成分である第１の基本波（例えば、正弦波）を電力の変動成分として求めてゼロクロス演算器２９３へ出力する。
【００４８】
ゼロクロス演算器２９３は、電力の変動成分として抽出された波形、すなわち第１の基本波を回転数成分演算器２９２から受ける。ゼロクロス演算器２９３は、第１の基本波における減少方向（極性が正から負へ向かう方向）のゼロクロス点の位相を特定して記憶装置２９４へ出力する。
【００４９】
記憶装置２９４は、第１の基本波における減少方向のゼロクロス点の位相をゼロクロス演算器２９３から受けて（例えば、起動時に１回）記憶する。
【００５０】
推定部２４０は、抽出部２９０により抽出された電力の変動成分に基づいて、モータＭの負荷トルクＴＬの変動特性を推定する。具体的には、推定部２４０は、基本波発生器２４１を有する。基本波発生器２４１は、第１の基本波と位相が１８０°ずれた逆相となる第２の基本波を求める。すなわち、基本波発生器２４１は、第１の基本波における減少方向のゼロクロス点の位相を記憶装置２９４から読み出して、ゼロクロス点の位相を始点とするとともに第１の基本波と同じ回転数を有する第２の基本波（例えば、正弦波）を、モータＭの負荷トルクＴＬの変動特性として推定する。基本波発生器２４１は、推定された第２の基本波を制御部２５０へ出力する。
【００５１】
制御部２５０は、推定部２４０により推定された負荷トルクＴＬの変動特性を用いてトルク制御を行い、駆動部６０の制御信号を生成する。具体的には、制御部２５０は、位相ゲインテーブル２１８、掛算器２１９、加算器２２３、加算器４、正弦波発生器７、電圧調節器９、振幅ゲインテーブル２２０、掛算器２２１、加算器２１０、掛算器８、キャリア発生器１２、及びコンパレータ１１を有する。
【００５２】
回転数設定器５は、指令回転数ω＊を積分器６に加えて位相ゲインテーブル２１８及び振幅ゲインテーブル２２０へも出力する。
【００５３】
位相ゲインテーブル２１８は、指令回転数ω＊を回転数設定器５から受ける。位相ゲインテーブル２１８は、予め実験的に取得されたテーブルを参照して指令回転数ω＊に応じた位相ゲインを決定し掛算器２１９へ出力する。すなわち、位相ゲインテーブル２１８は、指令回転数ω＊に応じて位相ゲインを変更し掛算器２１９へ出力する。
【００５４】
掛算器２１９は、第２の基本波を基本波発生器２４１から受け、位相ゲインを位相ゲインテーブル２１８から受ける。掛算器２１９は、第２の基本波に位相ゲインを乗じて、電圧指令に対する位相補償値Δθ１をトルク補償値として求める。トルク補償値は、トルク制御における補償値であって、電気トルクを負荷トルクに追従させるための補償値である。掛算器２１９は、位相補償値Δθ１を加算器２２３へ出力する。
【００５５】
加算器２２３は、位相補償値Δθ１を掛算器２１９から受け、補正値Δθを演算部３０のハイパスフィルタ１６から受ける。加算器２２３は、位相補償値Δθ１に補正値Δθを加算して、加算後の位相補償値Δθ２を加算器４へ出力する。
【００５６】
加算器４は、電気位相θ＊を積分器６から受け、位相補償値Δθ２を加算器２２３から受ける。加算器４は、電気位相θ＊に、補正値Δθを含む位相補償値Δθ２を加算することにより、指令回転数と実回転数との差を低減するように電気位相θ＊の補正を行うとともに、負荷トルクの変動特性に電気トルクが追従するように位相変調を行う。加算器４は、加算結果、すなわち変調後の位相を正弦波発生器７へ出力する。
【００５７】
正弦波発生器７は、位相変調後の位相θ＊＊を加算器４から受ける。正弦波発生器７は、位相変調された電圧指令（例えば、３相の正弦波）Ｖ＊を発生させて掛算器８へ出力する。
【００５８】
電圧調節器９は、電圧−電流位相差を一定に制御する力率制御方式、又は電圧−回転数比を一定に制御するＶＦ制御方式により、電圧振幅Ａ１を演算し、演算された電圧振幅Ａを加算器２１０へ出力する。
【００５９】
振幅ゲインテーブル２２０は、指令回転数ω＊を回転数設定器５から受ける。振幅ゲインテーブル２２０は、予め実験的に取得されたテーブルを参照して指令回転数ω＊に応じた振幅ゲインを決定し掛算器２２１へ出力する。すなわち、振幅ゲインテーブル２２０は、指令回転数ω＊に応じて振幅ゲインを変更し掛算器２２１へ出力する。
【００６０】
掛算器２２１は、第２の基本波を基本波発生器２４１から受け、振幅ゲインを振幅ゲインテーブル２２０から受ける。掛算器２２１は、第２の基本波に振幅ゲインを乗じて、電圧指令に対する振幅補償値ΔＡをトルク補償値として求める。掛算器２２１は、振幅補償値ΔＡを加算器２１０へ出力する。
【００６１】
加算器２１０は、電圧振幅Ａ１を電圧調節器９から受け、振幅補償値ΔＡを掛算器２２１から受ける。加算器２１０は、電気振幅Ａ１に振幅補償値ΔＡを加算することにより、負荷トルクの変動特性に電気トルクが追従するように振幅変調を行う。加算器２１０は、加算結果、すなわち変調後の振幅Ａ２を掛算器８へ出力する。
【００６２】
掛算器８は、位相変調された電圧指令Ｖ＊を正弦波発生器７から受け、変調後の振幅Ａ２を加算器２１０から受ける。掛算器８は、電圧指令Ｖ＊に変調後の振幅Ａ２を乗じて、振幅変調された電圧指令Ｖ＊＊を生成しコンパレータ１１、有効電流演算器１３、及び電力演算器２９１へ出力する。
【００６３】
以上のように、第２の実施形態では、指令回転数と実回転数との差を低減するように補正値Δθを用いて補正を行いながら、負荷トルクの変動特性に電気トルクが追従するようにトルク制御を行う。これにより、図２（ｂ）に示すように、トルク制御を高精度に行うことができるので、モータＭにより駆動される例えばコンプレッサの振動及び騒音を低減できる。
【００６４】
また、第２の実施形態では、負荷トルクＴＬの変動特性の位相をモータ電流に応じた電力により直接推定し、推定した負荷トルクＴＬの変動特性を用いてトルク制御を行う。これにより、モータ内におけるロータの位置を推定せずに、モータＭにより駆動される例えばコンプレッサの振動及び騒音を低減できる。
【００６５】
なお、モータＭは、ツインロータリコンプレッサのモータであっても良い。この場合、モータＭは、そのロータがツインロータリコンプレッサの２つのロータリビストンにシャフトで連結されている。ツインロータリコンプレッサでは、２つのロータリビストンがシャフトに対して異なる方向に偏心しており、モータＭのロータの１回転に対して吸入・圧縮・排出を含むサイクルが２回行われる。
【００６６】
あるいは、制御装置２００は、電力演算器２９１が省略された構成であってもよい。すなわち、電圧指令による電圧の値がほぼ一定に安定した状態であれば、回転数成分演算器２９２は、電流検出器３により検出された相電流の値の変動から、回転数成分を抽出してもよい。この場合、モータＭの負荷トルクＴＬの変動特性を推定するための処理をさらに簡略化することができる。
【００６７】
あるいは、制御装置２００の制御部２５０は、電圧振幅変調、電圧位相変調のいずれか一方を用いてトルク制御を行ってもよい。電圧振幅変調を用いてトルク制御を行う場合、制御部２５０は、電圧位相変調を行うための構成（位相ゲインテーブル２１８、掛算器２１９、加算器２２３）が省略された構成であってもよい。このとき、演算部３０のハイパスフィルタ１６は、補正値Δθを加算器４へ出力しても良い。また、電圧位相変調を用いてトルク制御を行う場合、制御部２５０は、電圧振幅変調を行うための構成（振幅ゲインテーブル２２０、掛算器２２１、加算器２１０）が省略された構成であってもよい。
【００６８】
あるいは、制御装置２００の制御部２５０は、指令回転数に応じてトルク制御のゲインを変更する代わりに、負荷トルクＴＬに対応した値として演算された電力（又は検出された電流）に応じてトルク制御のゲインを変更してもよい。
【００６９】
あるいは、制御装置２００の制御部２５０は、指令回転数と電力（又は電流）との両方に応じてトルク制御のゲインを変更してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明にかかるモータの制御装置は、コンプレッサのモータを制御することに有用である。
【符号の説明】
【００７１】
１００、１００ｉ、１００ｊ、２００ 制御装置
３０、３０ｉ、３０ｊ、９３０ 演算部
５０、２５０、９５０ 制御部
６０ 駆動部
７０ 検出部
２４０ 推定部
２９０ 抽出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
位置センサレスのモータ駆動方式として、モータ定数のＬｄ、Ｌｑ、誘起電圧定数が必要ないＶＦ制御や電圧−電流位相差一定方式等の電圧制御によりモータ駆動をする方式があり、エアコン等の製品に使用されている。エアコン等におけるシングルロータリコンプレッサは、その構造上、吸入・圧縮・排出行程での負荷トルクの変動が大きく、その動作時に振動及び騒音が発生しやすい。
【０００３】
特許文献１には、永久磁石形同期電動機の制御装置において、印加電圧とその周波数とをほぼ比例させて制御するＶ／ｆ一定制御を行うことが記載されている。具体的には、同期電動機の電流を検出して印加電圧ベクトルに直行する成分を分離した後、分離された電流からハイパスフィルタにより直流成分を除去し、さらにゲインを乗じたものを、電圧の周波数指令に帰還する。これにより、特許文献１によれば、電動機のトルク変動分に相当する電流の変動成分を周波数指令に帰還するので、電動機のトルク変動を抑制して制御を安定させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３６６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された技術では、電動機の電流をハイパスフィルタに通したものを周波数指令に帰還にしたあと、その帰還させて得た周波数指令を積算手段により積分して電圧の位相を演算している。
【０００６】
しかし、電流のハイパスフィルタ処理では、厳密には、低周波成分を０にすることはできない。すなわち、ハイパスフィルタの出力には、低周波のオフセット成分が含まれているので、積算手段により積分するとそのオフセット成分も積分されてしまい、演算された電圧の位相における誤差が増大するので、指令回転数と実回転数との差が増大していく傾向にある。トルク制御では、一回転毎に振幅や位相を変調させる必要があり、指令回転数と実回転数との差が増大していくと、トルク制御により注入される電力が上下非対称となり、トルク制御の効果を得ることが困難になる。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、指令回転数と実回転数との差を低減できるモータの制御装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるモータの制御装置は、指令回転数で動作するようにモータを制御するモータの制御装置であって、前記モータを駆動する駆動部と、前記駆動部により前記モータを駆動する際にモータ巻線に流す相電流を検出する検出部と、前記検出部により検出された相電流に応じた値の振動成分を抽出し、前記振動成分を積分した後、前記積分された値から低周波成分をオフセットとして除去することにより、前記指令回転数に応じた電気位相を補正する補正値を演算する演算部と、前記演算部により演算された補正値を用いて補正された電気位相を用いて、前記駆動部の制御信号を生成する制御部とを備え、前記駆動部は、前記制御部により生成された制御信号に従って、前記モータを駆動することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかるモータの制御装置は、上記の発明において、前記演算部は、前記検出部により検出された相電流の振動成分を抽出することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかるモータの制御装置は、上記の発明において、前記演算部は、前記検出部により検出された相電流に応じた電力を演算し、前記電力の振動成分を抽出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかるモータの制御装置は、上記の発明において、前記演算部は、前記検出部により検出された相電流に応じた値の振動成分を抽出するように、前記値から低周波成分を除去する第１のハイパスフィルタと、前記第１のハイパスフィルタにより抽出された振動成分を積分する積分器と、前記積分器により積分された値から低周波成分をオフセットとして除去する第２のハイパスフィルタとを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかるモータの制御装置は、上記の発明において、前記制御部は、負荷トルクの変動特性に電気トルクが追従するように、前記駆動部の制御信号を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかるモータの制御装置は、指令回転数と実回転数との差を低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかるモータの制御装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態にかかるモータの制御装置の動作を示す波形図である。
【図３】図３は、第１の実施形態の変形例にかかるモータの制御装置の構成を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の他の変形例にかかるモータの制御装置の構成を示す図である。
【図５】図５は、第２の実施形態にかかるモータの制御装置の構成を示す図である。
【図６】図６は、比較例にかかるモータの制御装置の構成を示す図である。
【図７】図７は、比較例にかかるモータの制御装置の動作を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかるモータの制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかるモータＭの制御装置１００の構成について、図１を用いて説明する。図１は、モータＭの制御装置１００の構成を示すブロック図である。
【００１７】
制御装置１００は、例えば予め設定された指令回転数で動作するように、コンプレッサのモータＭを制御する。モータＭは、そのロータがコンプレッサのロータリビストンや旋回スクロールにシャフトで連結されており、コンプレッサのロータリビストンや旋回スクロールを回転させる。
【００１８】
制御装置１００は、駆動部６０、検出部７０、演算部３０、及び制御部５０を備える。
【００１９】
駆動部６０は、例えば３相の交流電力をモータＭへ出力することにより、モータＭを駆動する。具体的には、駆動部６０は、インバータ２を有する。インバータ２は、制御信号を制御部５０から受けて、制御信号に応じて、直流電源Ｖから供給された直流電力を３相の交流電力に変換してモータＭへ出力する。
【００２０】
検出部７０は、駆動部６０によりモータＭを駆動する際にモータ巻線に流す相電流（モータ電流）を検出する。具体的には、検出部７０は、電流検出器（例えば、ＣＴ）３を有する。電流検出器３は、インバータ２から出力された相電流（例えば、３相の電流）を検出して演算部３０へ出力する。
【００２１】
演算部３０は、検出部７０により検出された相電流の振動成分を抽出し、その振動成分を積分した後、積分された値からオフセットを除去する。具体的には、演算部３０は、有効電流演算器１３、ハイパスフィルタ１４、積分器１５、及びハイパスフィルタ１６を有する。
【００２２】
有効電流演算器１３は、検出された相電流の値を電流検出器３から受け、電圧指令Ｖ＊＊を制御部５０から受ける。有効電流演算器１３は、検出された相電流の値と電圧指令Ｖ＊＊とから、有効電力（実際にモータＭで消費された電力）に対応した有効電流を演算してハイパスフィルタ１４へ出力する。
【００２３】
ハイパスフィルタ１４は、演算された有効電流の値を有効電流演算器１３から受ける。ハイパスフィルタ１４は、演算された有効電流の値から低周波成分を除去する。これにより、ハイパスフィルタ１４は、演算された有効電流の値における振動成分を抽出する。この振動成分は、モータＭの実回転数に対応した成分である。ハイパスフィルタ１４は、抽出した振動成分を積分器１５へ出力する。
【００２４】
積分器１５は、抽出された振動成分をハイパスフィルタ１４から受ける。このとき、抽出された振動成分は、ハイパスフィルタ１４で発生するオフセットを含んでいる。積分器１５は、抽出された振動成分を積分して、後述する電気位相に対する補正値Δθとなるべき値を演算する。補正値Δθとなるべき値は、モータＭの実位相に対応した成分である。積分器１５は、演算された補正値Δθとなるべき値をハイパスフィルタ１６へ出力する。
【００２５】
ハイパスフィルタ１６は、演算された補正値Δθとなるべき値を積分器１５から受ける。このとき、演算された補正値Δθとなるべき値は、ハイパスフィルタ１４で発生するオフセットが積分された値も含んでいる。ハイパスフィルタ１６は、演算された補正値Δθとなるべき値から低周波成分をオフセットとして除去する。これにより、ハイパスフィルタ１６は、演算された補正値Δθとなるべき値からハイパスフィルタ１４のオフセットの積分された値を除去して、補正値Δθを演算する。ハイパスフィルタ１６は、演算した補正値Δθを加算器４へ出力する。
【００２６】
制御部５０は、演算部３０により演算された補正値Δθを用いて、指令回転数ω＊に応じた電気位相θ＊を補正し、その補正された電気位相θ＊＊を用いて、駆動部６０の制御信号を生成する。具体的には、制御部５０は、回転数設定器５、積分器６、加算器４、正弦波発生器７、電圧調節器９、掛算器８、キャリア発生器１２、及びコンパレータ１１を有する。
【００２７】
回転数設定器５には、予め指令回転数ω＊が設定されている。回転数設定器５は、指令回転数ω＊を積分器６へ出力する。
【００２８】
積分器６は、指令回転数ω＊を回転数設定器５から受ける。積分器６は、指令回転数ω＊をモータＭの極数に応じ電気周波数に変換し、その電気周波数に応じた電気位相θ＊を発生させ加算器４へ出力する。
【００２９】
加算器４は、電気位相θ＊を積分器６から受け、補正値Δθを演算部３０から受ける。加算器４は、電気位相θ＊に補正値Δθを加算することにより、電気位相θ＊の補正を行う。加算器４は、加算結果、すなわち補正後の電気位相θ＊＊を正弦波発生器７へ出力する。
【００３０】
正弦波発生器７は、補正後の電気位相θ＊＊を加算器４から受ける。正弦波発生器７は、補正された電圧指令（例えば、３相の正弦波）Ｖ＊を発生させて掛算器８へ出力する。
【００３１】
電圧調節器９は、Ｖ／ｆ一定制御等により演算された電圧振幅Ａを掛算器８へ出力する。あるいは、電圧調節器９は、電圧−電流位相差を一定に制御する力率制御方式により演算された電圧振幅Ａを掛算器８へ出力する。
【００３２】
掛算器８は、電圧指令Ｖ＊を正弦波発生器７から受け、電圧振幅Ａを電圧調節器９から受ける。掛算器８は、電圧指令Ｖ＊に電圧振幅Ａを乗じて、変調された電圧指令Ｖ＊＊を生成しコンパレータ１１及び有効電流演算器１３へ出力する。
【００３３】
キャリア発生器１２は、ＰＷＭキャリア（例えば、三角波）を発生してコンパレータ１１へ出力する。
【００３４】
コンパレータ１１は、電圧指令Ｖ＊＊を掛算器８から受け、ＰＷＭキャリアをキャリア発生器１２から受ける。コンパレータ１１は、電圧指令Ｖ＊＊とＰＷＭキャリアとのコンパレート演算を行い、演算結果を、インバータ２を駆動するための制御信号としてインバータ２へ出力する。
【００３５】
次に、モータＭの制御装置１００の動作について、図２を用いて説明する。図２は、モータＭの制御装置１００の動作を示す波形図である。
【００３６】
上記のような構成を有する制御装置１００において生成される補正後の電気位相θ＊＊の波形は、図２（ａ）の実線で示すように、破線で示すモータＭのロータの位相の波形に追従したものになっている。また、図２（ａ）に実線で示す補正後の電気位相θ＊＊の波形と破線で示すモータＭのロータの位相の波形とのずれは、略一定にとどまっている。このことから、指令回転数と実回転数とがほぼ一致しているといえる。
【００３７】
ここで、仮に、図６に示すように、モータＭの制御装置９００において、演算部９３０により演算された補正値が制御部９５０における積分器９０６の前段にフィードバックされる場合について考える。具体的には、演算部９３０のハイパスフィルタ９１４は、有効電流演算器１３から受けた有効電流から低周波成分を除去して補正値Δωを求めて制御部９５０の加算器９０４へ出力する。補正値Δωは、ハイパスフィルタ９１４で発生するオフセットを含んでいる。加算器９０４は、回転数設定器５から受けた指令回転数ω＊とハイパスフィルタ９１４から受けた補正値Δωとを加算して指令回転数ω＊を補正し、補正後の指令回転数ω＊＊を積分器９０６へ出力する。積分器９０６は、補正後の指令回転数ω＊＊を積分することにより電気位相θ＊’を演算する。このとき、積分器９０６が指令回転数ω＊＊に含まれたハイパスフィルタ９１４で発生するオフセットも積分してしまうので、電気位相θ＊’は、誤差が大きいものとなる傾向にある。このとき、制御装置９００において生成される電気位相θ＊’の波形は、図７（ａ）の実線で示すように、破線で示すモータＭのロータの位相の波形からずれが増大していくものになり、指令回転数と実回転数との差が増大していく傾向にある。これにより、図７（ｂ）に示すように、破線で示すモータＭの負荷トルクに実線で示す電気トルクを追従させることが困難になり、トルク制御の効果を得ることが困難になる。
【００３８】
それに対して、第１の実施形態では、モータＭの制御装置１００において、演算部３０により演算された補正値が制御部５０における積分器６の後段にフィードバックされる。具体的には、演算部３０は、検出部７０により検出された相電流の振動成分を抽出し、その振動成分を積分した後、積分された値からオフセットを除去することにより、補正値Δθを演算する。制御部５０は、指令回転数ω＊が積分器６により積分された後の電気位相θ＊を、演算部３０により演算された補正値Δθを用いて補正し、補正された電気位相θ＊＊を用いて、駆動部６０の制御信号を生成する。すなわち、演算部３０から制御部５０へフィードバックされる補正値Δθがハイパスフィルタ１６で発生するオフセットを含んでいても、制御部５０においてハイパスフィルタ１６で発生するオフセットが積分されない。このとき、制御装置１００において生成される電気位相θ＊＊の波形を、図２（ａ）の実線で示すように、破線で示すモータＭのロータの位相の波形に対して略一定のずれで追従させることができるので、指令回転数と実回転数との差を低減できる。これにより、図２（ｂ）に示すように、破線で示すモータＭの負荷トルクに実線で示す電気トルクを追従させることが容易になり、トルク制御の効果を得ることができる。
【００３９】
また、第１の実施形態では、演算部３０がハイパスフィルタ１４、積分器１５、及びハイパスフィルタ１６を有する。ハイパスフィルタ１４は、検出部７０により検出された相電流の振動成分を抽出するように、検出された相電流から低周波成分を除去する。積分器１５は、ハイパスフィルタ１４により抽出された振動成分を積分する。ハイパスフィルタ１６は、積分器１５により積分された値から低周波成分をオフセットとして除去する。これにより、演算部３０を簡易な構成で実現することができる。
【００４０】
なお、図３に示すように、モータＭの制御装置１００ｉにおいて、演算部３０ｉは、有効電流演算器１３（図１参照）に代えて、有効電力演算器１３ｉを有しても良い。有効電力演算器１３ｉは、検出された相電流の値を電流検出器３から受け、電圧指令Ｖ＊＊を制御部５０から受ける。有効電力演算器１３ｉは、検出された相電流の値と電圧指令Ｖ＊＊とから有効電力（実際にモータＭで消費された電力）を演算してハイパスフィルタ１４へ出力する。この場合も、ハイパスフィルタ１４は、演算された有効電力の値から、モータＭの実回転数に対応した振動成分を抽出することができる。
【００４１】
あるいは、図４に示すように、モータＭの制御装置１００ｊにおいて、演算部３０ｊは、ハイパスフィルタ１４、積分器１５、及びハイパスフィルタ１６に代えて、演算器１７ｊを有していても良い。すなわち、ラプラス演算子ｓを用いて、ハイパスフィルタ１４、積分器１５、及びハイパスフィルタ１６による演算内容がそれぞれＦ１（ｓ）、１／ｓ、Ｆ２（ｓ）と表せる場合に、演算器１７ｊは、
Ｆ１（ｓ）×（１／ｓ）×Ｆ２（ｓ）
で表される演算を行う。これにより、演算部３０ｊを簡易な構成で実現することができる。
【００４２】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態にかかるモータＭの制御装置２００について図５を用いて説明する。図５は、モータＭの制御装置２００の構成を示す図である。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４３】
第２の実施形態では、モータＭの制御装置２００が、第１の実施形態と同様にして求めた電気位相の補正値を用いて、さらにトルク制御を行う。
【００４４】
具体的には、制御装置２００は、抽出部２９０、推定部２４０、及び制御部２５０を備える。
【００４５】
抽出部２９０は、検出部７０により検出された相電流に応じた値の変動成分を抽出する。具体的には、抽出部２９０は、電力演算器２９１、回転数成分演算器２９２、ゼロクロス演算器２９３、及び記憶装置２９４を有する。
【００４６】
電力演算器２９１は、検出された相電流の値を電流検出器３から受け、電圧指令を制御部２５０から受ける。電力演算器２９１は、検出された相電流の値と電圧指令とから電力を演算して回転数成分演算器２９２へ出力する。
【００４７】
回転数成分演算器２９２は、演算された電力の値を電力演算器２９１から受ける。回転数成分演算器２９２は、演算された電力の値の変動から、回転数成分（いわゆる基本波）を抽出する。具体的には、バンドパスフィルタ等により、回転数設定器５の回転数と同じ回転数の波（回転数成分）を抽出する。そして、回転数成分演算器２９２は、その回転数成分である第１の基本波（例えば、正弦波）を電力の変動成分として求めてゼロクロス演算器２９３へ出力する。
【００４８】
ゼロクロス演算器２９３は、電力の変動成分として抽出された波形、すなわち第１の基本波を回転数成分演算器２９２から受ける。ゼロクロス演算器２９３は、第１の基本波における減少方向（極性が正から負へ向かう方向）のゼロクロス点の位相を特定して記憶装置２９４へ出力する。
【００４９】
記憶装置２９４は、第１の基本波における減少方向のゼロクロス点の位相をゼロクロス演算器２９３から受けて（例えば、起動時に１回）記憶する。
【００５０】
推定部２４０は、抽出部２９０により抽出された電力の変動成分に基づいて、モータＭの負荷トルクＴＬの変動特性を推定する。具体的には、推定部２４０は、基本波発生器２４１を有する。基本波発生器２４１は、第１の基本波と位相が１８０°ずれた逆相となる第２の基本波を求める。すなわち、基本波発生器２４１は、第１の基本波における減少方向のゼロクロス点の位相を記憶装置２９４から読み出して、ゼロクロス点の位相を始点とするとともに第１の基本波と同じ回転数を有する第２の基本波（例えば、正弦波）を、モータＭの負荷トルクＴＬの変動特性として推定する。基本波発生器２４１は、推定された第２の基本波を制御部２５０へ出力する。
【００５１】
制御部２５０は、推定部２４０により推定された負荷トルクＴＬの変動特性を用いてトルク制御を行い、駆動部６０の制御信号を生成する。具体的には、制御部２５０は、位相ゲインテーブル２１８、掛算器２１９、加算器２２３、加算器４、正弦波発生器７、電圧調節器９、振幅ゲインテーブル２２０、掛算器２２１、加算器２１０、掛算器８、キャリア発生器１２、及びコンパレータ１１を有する。
【００５２】
回転数設定器５は、指令回転数ω＊を積分器６に加えて位相ゲインテーブル２１８及び振幅ゲインテーブル２２０へも出力する。
【００５３】
位相ゲインテーブル２１８は、指令回転数ω＊を回転数設定器５から受ける。位相ゲインテーブル２１８は、予め実験的に取得されたテーブルを参照して指令回転数ω＊に応じた位相ゲインを決定し掛算器２１９へ出力する。すなわち、位相ゲインテーブル２１８は、指令回転数ω＊に応じて位相ゲインを変更し掛算器２１９へ出力する。
【００５４】
掛算器２１９は、第２の基本波を基本波発生器２４１から受け、位相ゲインを位相ゲインテーブル２１８から受ける。掛算器２１９は、第２の基本波に位相ゲインを乗じて、電圧指令に対する位相補償値Δθ１をトルク補償値として求める。トルク補償値は、トルク制御における補償値であって、電気トルクを負荷トルクに追従させるための補償値である。掛算器２１９は、位相補償値Δθ１を加算器２２３へ出力する。
【００５５】
加算器２２３は、位相補償値Δθ１を掛算器２１９から受け、補正値Δθを演算部３０のハイパスフィルタ１６から受ける。加算器２２３は、位相補償値Δθ１に補正値Δθを加算して、加算後の位相補償値Δθ２を加算器４へ出力する。
【００５６】
加算器４は、電気位相θ＊を積分器６から受け、位相補償値Δθ２を加算器２２３から受ける。加算器４は、電気位相θ＊に、補正値Δθを含む位相補償値Δθ２を加算することにより、指令回転数と実回転数との差を低減するように電気位相θ＊の補正を行うとともに、負荷トルクの変動特性に電気トルクが追従するように位相変調を行う。加算器４は、加算結果、すなわち変調後の位相を正弦波発生器７へ出力する。
【００５７】
正弦波発生器７は、位相変調後の位相θ＊＊を加算器４から受ける。正弦波発生器７は、位相変調された電圧指令（例えば、３相の正弦波）Ｖ＊を発生させて掛算器８へ出力する。
【００５８】
電圧調節器９は、電圧−電流位相差を一定に制御する力率制御方式、又は電圧−回転数比を一定に制御するＶＦ制御方式により、電圧振幅Ａ１を演算し、演算された電圧振幅Ａを加算器２１０へ出力する。
【００５９】
振幅ゲインテーブル２２０は、指令回転数ω＊を回転数設定器５から受ける。振幅ゲインテーブル２２０は、予め実験的に取得されたテーブルを参照して指令回転数ω＊に応じた振幅ゲインを決定し掛算器２２１へ出力する。すなわち、振幅ゲインテーブル２２０は、指令回転数ω＊に応じて振幅ゲインを変更し掛算器２２１へ出力する。
【００６０】
掛算器２２１は、第２の基本波を基本波発生器２４１から受け、振幅ゲインを振幅ゲインテーブル２２０から受ける。掛算器２２１は、第２の基本波に振幅ゲインを乗じて、電圧指令に対する振幅補償値ΔＡをトルク補償値として求める。掛算器２２１は、振幅補償値ΔＡを加算器２１０へ出力する。
【００６１】
加算器２１０は、電圧振幅Ａ１を電圧調節器９から受け、振幅補償値ΔＡを掛算器２２１から受ける。加算器２１０は、電気振幅Ａ１に振幅補償値ΔＡを加算することにより、負荷トルクの変動特性に電気トルクが追従するように振幅変調を行う。加算器２１０は、加算結果、すなわち変調後の振幅Ａ２を掛算器８へ出力する。
【００６２】
掛算器８は、位相変調された電圧指令Ｖ＊を正弦波発生器７から受け、変調後の振幅Ａ２を加算器２１０から受ける。掛算器８は、電圧指令Ｖ＊に変調後の振幅Ａ２を乗じて、振幅変調された電圧指令Ｖ＊＊を生成しコンパレータ１１、有効電流演算器１３、及び電力演算器２９１へ出力する。
【００６３】
以上のように、第２の実施形態では、指令回転数と実回転数との差を低減するように補正値Δθを用いて補正を行いながら、負荷トルクの変動特性に電気トルクが追従するようにトルク制御を行う。これにより、図２（ｂ）に示すように、トルク制御を高精度に行うことができるので、モータＭにより駆動される例えばコンプレッサの振動及び騒音を低減できる。
【００６４】
また、第２の実施形態では、負荷トルクＴＬの変動特性の位相をモータ電流に応じた電力により直接推定し、推定した負荷トルクＴＬの変動特性を用いてトルク制御を行う。これにより、モータ内におけるロータの位置を推定せずに、モータＭにより駆動される例えばコンプレッサの振動及び騒音を低減できる。
【００６５】
なお、モータＭは、ツインロータリコンプレッサのモータであっても良い。この場合、モータＭは、そのロータがツインロータリコンプレッサの２つのロータリビストンにシャフトで連結されている。ツインロータリコンプレッサでは、２つのロータリビストンがシャフトに対して異なる方向に偏心しており、モータＭのロータの１回転に対して吸入・圧縮・排出を含むサイクルが２回行われる。
【００６６】
あるいは、制御装置２００は、電力演算器２９１が省略された構成であってもよい。すなわち、電圧指令による電圧の値がほぼ一定に安定した状態であれば、回転数成分演算器２９２は、電流検出器３により検出された相電流の値の変動から、回転数成分を抽出してもよい。この場合、モータＭの負荷トルクＴＬの変動特性を推定するための処理をさらに簡略化することができる。
【００６７】
あるいは、制御装置２００の制御部２５０は、電圧振幅変調、電圧位相変調のいずれか一方を用いてトルク制御を行ってもよい。電圧振幅変調を用いてトルク制御を行う場合、制御部２５０は、電圧位相変調を行うための構成（位相ゲインテーブル２１８、掛算器２１９、加算器２２３）が省略された構成であってもよい。このとき、演算部３０のハイパスフィルタ１６は、補正値Δθを加算器４へ出力しても良い。また、電圧位相変調を用いてトルク制御を行う場合、制御部２５０は、電圧振幅変調を行うための構成（振幅ゲインテーブル２２０、掛算器２２１、加算器２１０）が省略された構成であってもよい。
【００６８】
あるいは、制御装置２００の制御部２５０は、指令回転数に応じてトルク制御のゲインを変更する代わりに、負荷トルクＴＬに対応した値として演算された電力（又は検出された電流）に応じてトルク制御のゲインを変更してもよい。
【００６９】
あるいは、制御装置２００の制御部２５０は、指令回転数と電力（又は電流）との両方に応じてトルク制御のゲインを変更してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明にかかるモータの制御装置は、コンプレッサのモータを制御することに有用である。
【符号の説明】
【００７１】
１００、１００ｉ、１００ｊ、２００ 制御装置
３０、３０ｉ、３０ｊ、９３０ 演算部
５０、２５０、９５０ 制御部
６０ 駆動部
７０ 検出部
２４０ 推定部
２９０ 抽出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指令回転数で動作するようにモータを制御するモータの制御装置であって、
前記モータを駆動する駆動部と、
前記駆動部により前記モータを駆動する際にモータ巻線に流す相電流を検出する検出部と、
前記検出部により検出された相電流に応じた値の振動成分を抽出し、前記振動成分を積分した後、前記積分された値から低周波成分をオフセットとして除去することにより、前記指令回転数に応じた電気位相を補正する補正値を演算する演算部と、
前記演算部により演算された補正値を用いて補正された電気位相を用いて、前記駆動部の制御信号を生成する制御部と、
を備え、
前記駆動部は、前記制御部により生成された制御信号に従って、前記モータを駆動する
ことを特徴とするモータの制御装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記検出部により検出された相電流の振動成分を抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータの制御装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記検出部により検出された相電流に応じた電力を演算し、前記電力の振動成分を抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータの制御装置。
【請求項４】
前記演算部は、
前記検出部により検出された相電流に応じた値の振動成分を抽出するように、前記値から低周波成分を除去する第１のハイパスフィルタと、
前記第１のハイパスフィルタにより抽出された振動成分を積分する積分器と、
前記積分器により積分された値から低周波成分をオフセットとして除去する第２のハイパスフィルタと、
を有する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のモータの制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、負荷トルクの変動特性に電気トルクが追従するように、前記駆動部の制御信号を生成する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のモータの制御装置。
【請求項１】
指令回転数で動作するようにモータを制御するモータの制御装置であって、
前記モータを駆動する駆動部と、
前記駆動部により前記モータを駆動する際にモータ巻線に流す相電流を検出する検出部と、
前記検出部により検出された相電流に応じた値の振動成分を抽出し、前記振動成分を積分した後、前記積分された値から低周波成分をオフセットとして除去することにより、前記指令回転数に応じた電気位相を補正する補正値を演算する演算部と、
前記演算部により演算された補正値を用いて補正された電気位相を用いて、前記駆動部の制御信号を生成する制御部と、
を備え、
前記駆動部は、前記制御部により生成された制御信号に従って、前記モータを駆動する
ことを特徴とするモータの制御装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記検出部により検出された相電流の振動成分を抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータの制御装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記検出部により検出された相電流に応じた電力を演算し、前記電力の振動成分を抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータの制御装置。
【請求項４】
前記演算部は、
前記検出部により検出された相電流に応じた値の振動成分を抽出するように、前記値から低周波成分を除去する第１のハイパスフィルタと、
前記第１のハイパスフィルタにより抽出された振動成分を積分する積分器と、
前記積分器により積分された値から低周波成分をオフセットとして除去する第２のハイパスフィルタと、
を有する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のモータの制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、負荷トルクの変動特性に電気トルクが追従するように、前記駆動部の制御信号を生成する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のモータの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１００５７（Ｐ２０１２−２１００５７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３６８４（Ｐ２０１１−７３６８４）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
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