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公開番号2025093572
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-24
出願番号2023209312
出願日2023-12-12
発明の名称モータ制御装置
出願人ローム株式会社
代理人弁理士法人佐野特許事務所
主分類H02P 21/34 20160101AFI20250617BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】位置センサレスモード移行時における切替ショックを軽減する。
【解決手段】モータ制御装置(3)に設けられた制御回路(100)は、永久磁石同期モータに設けられた回転子の回転に同期する回転軸と回転軸の推定軸との軸誤差を導出する軸誤差導出部(112)と、軸誤差と軸誤差指令値との差分又は軸誤差を入力誤差として用いて回転子の回転速度を推定する速度推定部(114)と、を有する。制御回路は、軸誤差に依らず速度指令値に従い回転子の回転速度を増大させる同期運転モードを経て、推定回転速度に基づきモータを駆動する位置センサレスモードに移行する。制御回路は、同期運転び位置センサレスモードの夫々において軸誤差の導出を行い、同期運転モードから位置センサレスモードへの移行直前における軸誤差及び速度指令値に基づき、位置センサレスモードにおける速度推定部の初期パラメータを設定する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
永久磁石同期モータに設けられた回転子の回転に同期する回転軸と前記回転軸の推定軸との軸誤差を導出するよう構成された軸誤差導出部と、前記軸誤差と軸誤差指令値との差分又は前記軸誤差を入力誤差として用いて前記回転子の回転速度を推定するよう構成された速度推定部と、を有する制御回路を備え、
前記制御回路は、前記軸誤差に依らず速度指令値に従い前記回転子の回転速度を増大させる同期運転モードを経て、前記速度推定部による推定回転速度に基づき前記モータを駆動する位置センサレスモードに移行し、
前記制御回路は、前記同期運転モード及び前記位置センサレスモードの夫々において前記軸誤差の導出を行い、前記同期運転モードから前記位置センサレスモードへの移行直前における前記軸誤差及び前記速度指令値に基づき、前記位置センサレスモードにおける前記速度推定部の初期パラメータを設定する
、モータ制御装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記速度推定部は、前記位置センサレスモードにおいて、前記入力誤差に比例する比例項及び前記入力誤差の積分による積分項の導出を通じて前記推定回転速度を導出し、
前記初期パラメータは、前記位置センサレスモードにおける前記積分項の積分値の初期値である
、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御回路は、第１項と第２項の和が前記同期運転モードから前記位置センサレスモードへの移行直前における前記速度指令値と等しくなるよう仮想積分値を求め、
前記第１項は、前記同期運転モードから前記位置センサレスモードへの移行直前における前記入力誤差に対して比例ゲインを乗じて得た項であり、
前記第２項は、前記同期運転モードから前記位置センサレスモードへの移行直前における前記入力誤差と前記仮想積分値との和に対し積分ゲインを乗じて得た項であり、
前記初期値は、前記同期運転モードから前記位置センサレスモードへの移行直後における前記積分項の積分値であり、
前記制御回路は、前記初期値に対して、前記同期運転モードから前記位置センサレスモードへの移行直前における前記入力誤差と前記仮想積分値との和を設定する
、請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記位置センサレスモードにおける各制御周期において前記軸誤差導出部及び前記速度推定部により前記軸誤差及び前記推定回転速度が導出され、
前記速度推定部は、前記位置センサレスモードにおける特定制御周期において、前記特定制御周期の前記入力誤差に前記比例ゲインを乗じることにより前記特定制御周期の前記比例項を導出し、前記位置センサレスモードにおける前記特定制御周期までの前記入力誤差を前記初期値に累積加算することで得た値に対し前記積分ゲインを乗じることにより前記特定制御周期の前記積分項を導出し、前記特定制御周期の前記比例項と前記特定制御周期の前記積分項との和を求めることで前記特定制御周期の前記推定回転速度を導出する
、請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記同期運転モードにおいて、前記制御回路は、前記速度指令値を徐々に増加させ、前記軸誤差に依らず前記速度指令値に従って前記回転子の回転速度が増大するよう前記永久磁石同期モータを制御し、
前記位置センサレスモードにおいて、前記制御回路は、前記推定回転速度が前記速度指令値に追従するよう且つ前記軸誤差が前記軸誤差指令値又はゼロに収束するよう前記永久磁石同期モータを制御する
、請求項１～４の何れかに記載のモータ制御装置。
【請求項６】
当該モータ制御装置は、直流電力から交流電力を生成して前記永久磁石同期モータに供給するよう構成されたインバータと、前記インバータから前記モータへの出力電流又は前記直流電力を前記インバータに供給する直流電源と前記インバータとの間に流れる母線電流を検出するよう構成された電流センサと、に接続され、
前記同期運転モードにおいて、前記制御回路は、前記電流センサの検出結果と前記速度指令値に基づき前記インバータを駆動することで前記永久磁石同期モータを制御し、
前記位置センサレスモードにおいて、前記制御回路は、前記電流センサの検出結果と前記推定回転速度と前記速度指令値に基づき前記インバータを駆動することで前記永久磁石同期モータを制御する
、請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記制御回路は、前記永久磁石同期モータにおける特定相の電機子巻線に電流を供給することで前記回転子の位置を固定した後、前記同期運転モードに移行し、前記同期運転モードにて前記速度指令値が基準速度指令値に達すると、前記位置センサレスモードに移行する
、請求項１～４の何れかに記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記制御回路は、前記制御回路が前記位置センサレスモードにて動作する期間の全部において前記軸誤差の導出を行い、且つ、前記制御回路が前記同期運転モードにて動作する期間の少なくとも一部において前記軸誤差の導出を行う
、請求項１～４の何れかに記載のモータ制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、モータ制御装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
永久磁石同期モータに対するベクトル制御の内、回転子位置検出用の位置センサを用いることなく行われるベクトル制御は、位置センサレスベクトル制御などと称される。位置センサレスベクトル制御を実行するには、必要な誘起電圧が発生するまでモータの回転速度を上げる必要がある。そこで、一般的には、必要な誘起電圧が発生するまでオープンループで回転速度を上げてゆき、その後に位置センサレスベクトル制御を実現するモードへと移行させることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－２０６８７４号公報
【０００４】
［概要］
オープンループで回転速度を上げてゆくモードから位置センサレスベクトル制御を実現するモードへと移行させる際、いわゆる切替ショックと呼ばれる現象が発生することがある。切替ショックは急激な速度又は電流変動をもたらし、静音性等に悪影響を与える。切替ショックの抑制技術が求められる。
【０００５】
本開示の一態様に係るモータ制御装置は、永久磁石同期モータに設けられた回転子の回転に同期する回転軸と前記回転軸の推定軸との軸誤差を導出するよう構成された軸誤差導出部と、前記軸誤差と軸誤差指令値との差分又は前記軸誤差を入力誤差として用いて前記回転子の回転速度を推定するよう構成された速度推定部と、を有する制御回路を備え、前記制御回路は、前記軸誤差に依らず速度指令値に従い前記回転子の回転速度を増大させる同期運転モードを経て、前記速度推定部による推定回転速度に基づき前記モータを駆動する位置センサレスモードに移行し、前記制御回路は、前記同期運転モード及び前記位置センサレスモードの夫々において前記軸誤差の導出を行い、前記同期運転モードから前記位置センサレスモードへの移行直前における前記軸誤差及び前記速度指令値に基づき、前記位置センサレスモードにおける前記速度推定部の初期パラメータを設定する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、本開示の実施形態に係るモータ駆動システムの全体構成図である。
図２は、本開示の実施形態に係るモータの解析モデル図である。
図３は、本開示の実施形態に係るモータの解析モデル図である。
図４は、本開示の実施形態に係るモータ制御装置の内部構成及び周辺構成を示す図である（位置決めモード及び同期運転モード）。
図５は、本開示の実施形態に係るモータ制御装置の内部構成及び周辺構成を示す図である（位置センサレスモード）。
図６は、本開示の実施形態に係り、モータを起動させる際の制御モードの遷移図である。
図７は、仮想モータ制御装置を用いた場合における、起動時の回転速度の概略波形図である。
図８は、本開示の実施形態に係り、ＰＬＬ制御部の内部構成図である。
図９は、本開示の実施形態に係り、複数の制御周期における幾つかの指令値及び状態量を示す図である。
図１０は、本実施形態のモータ制御装置を用いた場合における、起動時の回転速度の概略波形図である。
図１１は、本開示の実施形態に係るモータ駆動システムの変形全体構成図である。
【０００７】
［詳細な説明］
以下、本開示の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、機能部、回路、素子又は部品等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、機能部、回路、素子又は部品等の名称を省略又は略記することがある。例えば、後述の記号Ｖγ
＊
によって参照されるγ軸電圧指令値は（図３参照）、γ軸電圧指令値Ｖγ
＊
と表記されることもあるし、電圧指令値Ｖγ
＊
又は指令値Ｖγ
＊
と略記されることもあり得るが、それらは全て同じものを指す。また、本明細書において、任意の回路素子、配線、ノードなど、回路を形成する複数の部位間についての接続とは、特に記述なき限り、電気的な接続を指すと解して良い。
【０００８】
図１は本発明の実施形態に係るモータ駆動システムＳＹＳの概略ブロック図である。図１のモータ駆動システムＳＹＳは、モータ１と、ＰＷＭインバータであるインバータ２と、モータ制御装置３と、上位装置４と、電流センサ５と、を備える。ＰＷＭは“Pulse Width Modulation”の略称である。インバータ２に対して直流電源１０が接続される。直流電源１０は配線ＷＬ及びＷＨに接続される。直流電源１０は配線ＷＬの電位を基準に配線ＷＨに対し正の直流電圧を出力する。
【０００９】
モータ１は、三相永久磁石同期モータであり、永久磁石が設けられた回転子６と、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電機子巻線７ｕ、７ｖ及び７ｗが設けられた固定子７と、を備える。モータ１は、埋込磁石同期モータであっても良いし、表面磁石同期モータであっても良い。電機子巻線７ｕ、７ｖ及び７ｗは中性点１１を中心にＹ結線される。電機子巻線７ｕ、７ｖ及び７ｗにおいて、中性点１１の反対側の非結線端は、夫々、端子１２ｕ、１２ｖ及び１２ｗに接続される。即ち、電機子巻線７ｕ、７ｖ及び７ｗの各一端は中性点１１にて共通接続され、電機子巻線７ｕ、７ｖ及び７ｗの他端は、夫々、端子１２ｕ、１２ｖ及び１２ｗに接続される。
【００１０】
インバータ２は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相用のハーフブリッジ回路を備える電力変換器である。各ハーフブリッジ回路は、一対のスイッチング素子を有する。各ハーフブリッジ回路において、一対のスイッチング素子は配線ＷＨ及びＷＬ間に直列接続され、各ハーフブリッジ回路に直流電源１０から出力される直流電圧が印加される。
（【００１１】以降は省略されています）

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