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公開番号2024165742
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2023082215
出願日2023-05-18
発明の名称モータ制御装置およびモータ制御方法
出願人ミネベアパワーデバイス株式会社
代理人ポレール弁理士法人
主分類H02P 21/26 20160101AFI20241121BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】モータ回転子の位置と速度とをより高精度に算出することができるモータ制御装置およびモータ制御方法を提供すること。
【解決手段】インバータの動作を電圧指令に基づく制御信号により制御することによって、永久磁石同期モータの動作を制御するものであって、永久磁石同期モータの通常運転時にインバータの制御信号を生成する第1の制御部と、永久磁石同期モータの空転時にインバータの制御信号を生成する第2の制御部とを備え、第2の制御部は、永久磁石同期モータが空転状態である場合に、永久磁石同期モータに予め定めた初期値の直流電流を流す電圧指令を出力し、電圧指令と、電圧指令に応じた永久磁石同期モータの電流値とに基づいて、永久磁石同期モータの回転子位置及び回転速度を算出し、算出した回転速度に基づいて永久磁石同期モータの誘起電圧を推定し、推定した誘起電圧より大きくなるように電圧指令を調整する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
直流電力を交流電力に変換して永久磁石同期モータに供給するインバータの動作を電圧指令に基づく制御信号により制御することによって、前記永久磁石同期モータの動作を制御するモータ制御装置であって、
前記永久磁石同期モータの通常運転時に前記インバータの制御信号を生成する第１の制御部と、
前記永久磁石同期モータの空転時に前記インバータの制御信号を生成する第２の制御部とを備え、
前記第２の制御部は、
前記永久磁石同期モータが空転状態である場合に、
前記永久磁石同期モータに予め定めた初期値の直流電流を流す電圧指令を出力し、
前記電圧指令と、前記電圧指令に応じた前記永久磁石同期モータの電流値とに基づいて、前記永久磁石同期モータの回転子位置及び回転速度を算出し、
算出した前記回転速度に基づいて前記永久磁石同期モータの誘起電圧を推定し、
推定した前記誘起電圧より大きくなるように前記電圧指令を調整することを特徴とするモータ制御装置。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
請求項１記載のモータ制御装置において、
前記第２の制御部は、前記永久磁石同期モータの電機子が備える複数相の内の一相に前記初期値の直流電流を流す電圧指令を出力することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１記載のモータ制御装置において、
前記初期値の直流電流は、前記永久磁石同期モータの低速運転時に想定される速度を推定可能な電流値であることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
請求項１記載のモータ制御装置において、
前記第２の制御部は、
永久磁石同期モータの回転速度と誘起電圧定数とに基づいて、前記誘起電圧を推定し、
前記初期値の直流電流を流す電圧指令と前記誘起電圧との偏差を算出し、
予め定めた補正値と前記偏差との差分を電圧指令補正値として算出し、
前記初期値の直流電流を流す電圧指令に前記電圧指令補正値を加算することで前記電圧指令を調整することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
直流電力を交流電力に変換して永久磁石同期モータに供給するインバータの動作を電圧指令に基づく制御信号により制御することによって、前記永久磁石同期モータの動作を制御するモータ制御方法であって、
前記永久磁石同期モータが空転状態である場合に、前記永久磁石同期モータに予め定めた初期値の直流電流を流す電圧指令を出力する手順と、
前記電圧指令と、前記電圧指令に応じた前記永久磁石同期モータの電流値とに基づいて、前記永久磁石同期モータの回転子位置及び回転速度を算出する手順と、
算出した前記回転速度に基づいて前記永久磁石同期モータの誘起電圧を推定する手順と、
推定した前記誘起電圧より大きくなるように前記電圧指令を調整する手順と
を有することを特徴とするモータ制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置およびモータ制御方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
家電製品や産業機器分野においては、直流電力を交流電力に変換するインバータと永久磁石同期モータとから構成されるモータ駆動システムが広く普及している。このような永久磁石同期モータを高効率で駆動するためには、一般的に、モータの回転子位置情報が必要となる。モータの回転子位置は、エンコーダなどの位置検出器を用いることで直接的に検出することができるが、コストや信頼性の面で課題がある。そこで、近年では、位置検出器を用いることなく永久磁石同期モータの回転子位置を検出する位置センサレス制御が提案され、様々な製品に適用されている。
【０００３】
一方、永久磁石同期モータの位置センサレス制御における課題の一つとして、回転子が空転している状態から再始動する方法（「フリーラン起動」と称する）に関するものが知られている。例えば、洗濯機などのモータは、負荷の慣性により、起動前に既に回転している場合がある。この場合、空転状態の回転子位置、回転速度および回転方向などの情報が無ければ、モータが停止するまで待つか、或いは、強制的にブレーキ制御をかけて回転を停止させ、停止状態となった後に改めて再起動しなければならないため、再起動までの時間が長くなる。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１及び２に記載の従来技術のように、永久磁石同期モータの空転時に発生する誘起電圧に着目し、モータの巻線をインバータによって短絡させて、このときに流れる電流に基づいて回転子の位置などを推定するものが開発されている。
【０００５】
特許文献１においては、モータ駆動用インバータを構成するスイッチング素子のうち、三つの上（下）アーム素子を同時にオンにしてモータ巻線に短絡電流を流し、三相のモータ電流の検出情報に基づいて回転子の位置と回転速度を算出している。
【０００６】
また、特許文献２においては、モータ駆動用インバータの２相分の異なるアームの素子を同時にオンオフ動作させて、インバータの直流側の母線（シャント）電流を検出し、モータの回転子位置と回転速度を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１５－７３３６１号公報
特開２０１８－１７０９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来技術においては、以下のような問題がある。
【０００９】
特許文献１に記載の従来技術においては、インバータが短絡動作時のモータ巻線の短絡電流がモータ誘起電圧と巻線抵抗及びインダクタンスにより決められるため、空転速度によっては、短絡動作時の過電流が発生する恐れがある。
【００１０】
特許文献２に記載の従来技術においては、母線（シャント）抵抗に流す電流の検出により、特殊なＰＷＭ制御モードと電流検出処理とを用いるため、モータの回転子位置と回転速度を算出する演算が複雑になり、推定結果に誤差が発生しやすい。
（【００１１】以降は省略されています）

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