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公開番号2025037402
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-18
出願番号2023144314
出願日2023-09-06
発明の名称駆動装置及び電動機の制御方法
出願人株式会社東芝,東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H02P 27/06 20060101AFI20250311BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】応答性に優れ、かつ電動機の高効率化を実現する駆動装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る駆動装置は、電力変換器と、電圧制御部と、位相調整部とを含む。電力変換器は、入力された電力を交流電力に変換して電動機に供給する。電圧制御部は、電力変換器の動作を制御することにより、電力変換器から電動機に駆動電圧を印加させる。位相調整部は、駆動電圧の位相を進める第1処理と、駆動電圧の位相を遅らせる第2処理とを実行して、駆動電圧の位相を調整する。位相調整部は、電動機を流れる電流の位相と電動機の回転位置との関係に関する第1情報を受信し、第1情報に基づいて駆動電圧の位相を調整する第1位相制御処理と、電動機を流れる電流の大きさに関する第2情報と、電動機の回転速度に関する第3情報とを受信し、第2情報及び第3情報に基づいて駆動電圧の位相を調整する第2位相制御処理と、を実行する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
入力された電力を交流電力に変換して電動機に供給する電力変換器と、
前記電力変換器の動作を制御することにより、前記電力変換器から前記電動機に駆動電圧を印加させる電圧制御部と、
前記駆動電圧の位相を進める第１処理と、前記駆動電圧の位相を遅らせる第２処理とを実行して、前記駆動電圧の位相を調整する位相調整部と、
を備え、
前記位相調整部は、
前記電動機を流れる電流の位相と前記電動機の回転位置との関係に関する第１情報を受信し、前記第１情報に基づいて前記駆動電圧の位相を調整する第１位相制御処理と、
前記電動機を流れる電流の大きさに関する第２情報と、前記電動機の回転速度に関する第３情報とを受信し、前記第２情報及び前記第３情報に基づいて前記駆動電圧の位相を調整する第２位相制御処理と、
を実行する、駆動装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記位相調整部は、前記第１処理の次に前記第２処理を実行した、または前記第２処理の次に前記第１処理を実行した第１回数に基づいて、前記第１位相制御処理または前記第２位相制御処理を実行する、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記位相調整部は、前記第１回数が第１閾値よりも小さい場合に前記第１位相制御処理を実行し、前記第１回数が前記第１閾値以上の場合に前記第２位相制御処理を実行する、請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記位相調整部は、前記第１処理が第２閾値よりも多く連続して実行された、または前記第２処理が前記第２閾値よりも多く連続して実行された場合に、前記第１回数をリセットする、請求項２に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記位相調整部は、前記第１位相制御処理において、前記電動機を流れる電流の位相と、前記電動機の回転位置から検出される誘起電圧の位相とが一致するように、前記駆動電圧の位相を制御する、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記第２情報は、前記電動機を流れる電流の交流の１周期におけるピーク値に関する情報を含み、前記第３情報は、前記電動機の回転速度の逆数に関する情報を含む、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記位相調整部は、前記第２位相制御処理において、前記ピーク値と前記回転速度の逆数との積が小さくなるように、前記駆動電圧の位相を制御する、請求項６に記載の駆動装置。
【請求項８】
入力された電力を電力変換器によって交流電力に変換し、変換した前記交流電力を電動機に供給することと、
前記電動機に流れる電流、前記電動機の回転位置、前記電動機の回転速度を検出することと、
検出された前記電流及び前記回転位置に基づいて、前記電力変換器から前記電動機に印加される駆動電圧の位相を進める第１処理及び前記駆動電圧の位相を遅らせる第２処理を実行して前記駆動電圧の位相を調整することと、
前記第１処理の次に前記第２処理を実行した、または前記第２処理の次に前記第１処理を実行した回数が第１閾値以上になると、検出された前記電流及び前記回転速度に基づいて前記第１処理及び前記第２処理を実行して前記駆動電圧の位相を調整することと、
を備える電動機の制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、駆動装置及び電動機の制御方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
電動機システムの高効率化に向けて、永久磁石を利用した同期電動機が広く普及するとともに、電動機の制御方法も様々に提案されている。高効率化のための制御方法の例として、電動機の誘起電圧位相と電流位相が一致するよう電圧位相を調整する方法や、電動機の電流が小さくなるように電圧位相を調整する方法などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６９３５３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一実施形態は、応答性に優れ、かつ電動機の高効率化を実現する駆動装置、及び電動機の制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る駆動装置は、電力変換器と、電圧制御部と、位相調整部とを含む。電力変換器は、入力された電力を交流電力に変換して電動機に供給する。電圧制御部は、電力変換器の動作を制御することにより、電力変換器から電動機に駆動電圧を印加させる。位相調整部は、駆動電圧の位相を進める第１処理と、駆動電圧の位相を遅らせる第２処理とを実行して、駆動電圧の位相を調整する。位相調整部は、電動機を流れる電流の位相と電動機の回転位置との関係に関する第１情報を受信し、第１情報に基づいて駆動電圧の位相を調整する第１位相制御処理と、電動機を流れる電流の大きさに関する第２情報と、電動機の回転速度に関する第３情報とを受信し、第２情報及び第３情報に基づいて駆動電圧の位相を調整する第２位相制御処理と、を実行する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
永久磁石を利用した電動機におけるベクトル図。
永久磁石を利用した電動機におけるベクトル図。
電動機の誘起電圧と電動機の電流との関係を示す波形図。
永久磁石を利用した電動機におけるベクトル図。
第１実施形態に係る駆動装置及び駆動システムを示すブロック図。
第１実施形態に係る駆動装置の駆動動作を説明するためのフローチャート。
第１実施形態に係る駆動装置の第１位相制御処理を示すフローチャート。
第１実施形態に係る駆動装置の進角処理を示すフローチャート。
第１実施形態に係る駆動装置の遅角処理を示すフローチャート。
第１実施形態に係る駆動装置の第２位相制御処理を示すフローチャート。
シャント抵抗による電流検出例を示す波形図。
第２実施形態に係る駆動装置の第１位相制御処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態につき図面を参照して説明する。説明に際し、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付す。また、以下に示す実施形態は、技術的思想を例示するものである。実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものではない。実施形態は、種々の変更を加えることができる。
【０００８】
（第１実施形態）
まず、電動機の駆動制御の概要について説明する。図１及び図２は、永久磁石を利用した電動機におけるベクトル図である。図１及び図２のそれぞれは、電動機の回転子の磁束ベクトルΦ
Ｍ
が作用する方向をｄ軸とし、ｄ軸に対して直交する方向をｑ軸とする座標におけるベクトル図である。また、図１及び図２のそれぞれでは、磁束ベクトルΦ
Ｍ
に加えて、電力変換器（インバータ）から電動機に印加される駆動電圧ベクトルＶ、電動機の誘起電圧ベクトルＥ、及び、電動機を流れる電流ベクトルＩが示される。
【０００９】
図１は、誘起電圧ベクトルＥに対して駆動電圧ベクトルＶが同位相の状態となるように、電動機に駆動電圧Ｖが印加されている状態を示している。この場合、誘起電圧ベクトルＥに対する電動機を流れる電流ベクトルＩの位相差θは、位相差θａとなる。電流ベクトルＩは、誘起電圧ベクトルＥに対して位相差θａ遅れる状態になる。
【００１０】
図２は、電流ベクトルＩと誘起電圧ベクトルＥとの位相が一致するように、誘起電圧ベクトルＥに対する駆動電圧ベクトルＶの位相δが位相δａ進んだ状態で、電動機に駆動電圧Ｖが印加されている状態を示している。図２の状態では、図１の状態からの駆動電圧の位相シフト量は、位相δａになる。この場合、誘起電圧ベクトルＥに対して駆動電圧ベクトルＶが位相δａ進むことにより、電動機の電流ベクトルＩが誘起電圧ベクトルＥに対して同位相になる。したがって、誘起電圧ベクトルＥに対する電流ベクトルＩの位相差θは、ゼロになる。
（【００１１】以降は省略されています）

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