特開 2024-40616 制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024040616

(43)【公開日】2024-03-26

(54)【発明の名称】制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/14 20160101AFI20240318BHJP

【ＦＩ】

H02P6/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022145074

(22)【出願日】2022-09-13

(71)【出願人】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】100125346

【弁理士】

【氏名又は名称】尾形 文雄

(72)【発明者】

【氏名】三宅 博之

(72)【発明者】

【氏名】李 大成

(72)【発明者】

【氏名】パク ソンイン

(72)【発明者】

【氏名】ユン ヒョジン

(72)【発明者】

【氏名】シン ヒョジェ

(72)【発明者】

【氏名】イ イェウン

【テーマコード（参考）】

5H560

【Ｆターム（参考）】

5H560AA02

5H560BB04

5H560BB07

5H560BB12

5H560DA13

5H560DB20

5H560DC12

5H560EB01

5H560EC02

5H560EC07

5H560RR01

5H560SS07

5H560UA05

5H560XA04

5H560XA12

(57)【要約】

【課題】省エネルギー化を図りつつ、高ロバスト化、振動抑制の並立を図ることができる制御装置を提供する。
【解決手段】モータの速度が速度指令値と同じとなるように定められた制御値を、当該モータに供給される電流の変動を抑制するトルク補正量を用いて補正する補正部と、前記モータの複数のコイル内で電流を流すコイルを切り替える複数のスイッチを有するインバータユニットと、を備え、前記インバータユニットを矩形波制御することにより前記モータの駆動制御を行う制御装置であって、回転子の機械角１周期を構成する第１機械角範囲と当該第１機械角範囲を除く第２機械角範囲とで、前記スイッチに通電する電気角である通電角を異ならせるとともに、当該第２機械角範囲における第２通電角が当該第１機械角範囲における第１通電角よりも大きくなるように設定することが可能な通電角設定部を備える制御装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータの速度が速度指令値と同じとなるように定められた制御値を、当該モータに供給される電流の変動を抑制するトルク補正量を用いて補正する補正部と、
前記モータの複数のコイル内で電流を流すコイルを切り替える複数のスイッチを有するインバータユニットと、
を備え、前記インバータユニットを矩形波制御することにより前記モータの駆動制御を行う制御装置であって、
回転子の機械角１周期を構成する第１機械角範囲と当該第１機械角範囲を除く第２機械角範囲とで、前記スイッチに通電する電気角である通電角を異ならせるとともに、当該第２機械角範囲における第２通電角が当該第１機械角範囲における第１通電角よりも大きくなるように設定することが可能な通電角設定部を備える制御装置。

【請求項2】

前記通電角設定部は、検出した前記モータの速度に応じて前記第１機械角範囲と前記第２機械角範囲とを決定する、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記通電角設定部は、前記モータの負荷に応じて、前記第２通電角を調整する、
請求項１又は２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記補正部は、前記モータの速度の変動量に応じて前記トルク補正量を調整する、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項5】

前記補正部は、前記モータの速度の変動量が予め定められた速度変動量未満である場合には、当該変動量が当該予め定められた速度変動量以上である場合よりも前記トルク補正量を低減する、
請求項４に記載の制御装置。

【請求項6】

前記制御値と前記トルク補正量とを用いて最終的な制御指令値である最終指令値を出力する指令値出力部をさらに備え、
前記補正部は、前記指令値出力部が出力した前記最終指令値が予め定められた下限値よりも小さい場合に、前記トルク補正量を低減する、
請求項１に記載の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

冷蔵庫等に用いられる圧縮機は、シリンダ内に冷媒を満たす吸入行程、シリンダ内の冷媒を圧縮する圧縮行程、及び、圧縮した冷媒を圧縮機の外部に放出する吐出行程を行うため、負荷の変動により、振動や騒音が大きくなるといった問題がある。そして、この圧縮機用のモータの制御装置として、圧縮機の振動と騒音とを抑えた上で高い効率でモータを駆動させることができる制御装置が提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１に記載された制御装置は、回転子を有する３相ブラシレスモータに電力を供給するインバータ部と、回転子の機械角を検知する検出部と、を含む。また、制御装置は、３相ブラシレスモータの負荷トルクによって電力の電圧および電流のいずれかに生じる脈動を抑制するように定められた、機械角に対応する補正値を予め内部の記憶回路に記憶し、検出部によって検知された機械角および機械角に対応する補正値に基づき、電圧および電流のいずれかを制御するマイクロプロセッサを含む。

【0004】

また、特許文献２に記載された制御器は、速度制御器、ｄ軸電流指令発生器、電圧制御器、２軸／３相変換器、速度＆位相推定器、３相／２軸変換器、電流再現演算器、周期変動抑制器、ＰＷＭ制御器、加減算器、加算器を備えて構成されている。そして、制御器の基本的な機能は、ｄｑベクトル制御により、モータに印加する電圧指令信号を演算し、インバータ回路の制御信号であるＰＷＭ信号を生成するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４－２１５４３４号公報

【特許文献1】特開２０２０－１２４０８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載された制御装置では、高ロバスト化、振動抑制の並立という点において改善の余地がある。
特許文献２に記載された制御器のようにベクトル制御を行うものにおいては、インバータ回路のスイッチング損失が増加するため、省エネルギー性に改善の余地がある。
本発明は、省エネルギー化を図りつつ、高ロバスト化、振動抑制の並立を図ることができる制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

かかる目的のもと完成させた本発明は、モータの速度が速度指令値と同じとなるように定められた制御値を、当該モータに供給される電流の変動を抑制するトルク補正量を用いて補正する補正部と、前記モータの複数のコイル内で電流を流すコイルを切り替える複数のスイッチを有するインバータユニットと、を備え、前記インバータユニットを矩形波制御することにより前記モータの駆動制御を行う制御装置であって、回転子の機械角１周期を構成する第１機械角範囲と当該第１機械角範囲を除く第２機械角範囲とで、前記スイッチに通電する電気角である通電角を異ならせるとともに、当該第２機械角範囲における第２通電角が当該第１機械角範囲における第１通電角よりも大きくなるように設定することが可能な通電角設定部を備える制御装置である。
ここで、前記通電角設定部は、検出した前記モータの速度に応じて前記第１機械角範囲と前記第２機械角範囲とを決定しても良い。
また、前記通電角設定部は、前記モータの負荷に応じて、前記第２通電角を調整しても良い。
また、前記補正部は、前記モータの速度の変動量に応じて前記トルク補正量を調整しても良い。
また、前記補正部は、前記モータの速度の変動量が予め定められた速度変動量未満である場合には、当該変動量が当該予め定められた速度変動量以上である場合よりも前記トルク補正量を低減しても良い。
また、前記制御値と前記トルク補正量とを用いて最終的な制御指令値である最終指令値を出力する指令値出力部をさらに備え、前記補正部は、前記指令値出力部が出力した前記最終指令値が予め定められた下限値よりも小さい場合に、前記トルク補正量を低減しても良い。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、省エネルギー化を図りつつ、高ロバスト化、振動抑制の並立を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る制御装置の概略構成の一例を示す図である。

【図2】モータのステートとトルク補正量との関係の一例を示す図である。

【図3】（ａ）は、モータの各相のコイルからの誘起電圧の波形と基準電圧との関係の一例を示す図である。（ｂ）は、誘起電圧と基準電圧とを比較した結果を表わす波形の一例を示す図である。（ｃ）は、信号出力部が出力した信号に基づいてインバータユニットのトランジスタのＯＮ／ＯＦＦ状態の一例を示す図である。

【図4】（ａ）は、補正部の作用の一例を示す図である。（ｂ）は、比較例の作用の一例を示す図である。

【図5】第２機械角範囲に限って、通電角を電気角１５０度にし、第１機械角範囲では通電角を電気角１２０度にした場合の最終指令値Ｖｔの変化の一例を示す図である。

【図6】第２実施形態に係る制御装置の一例を示す図である。

【図7】第３実施形態に係る制御装置の一例を示す図である。

【図8】第４実施形態に係る制御装置の一例を示す図である。

【図9】第５実施形態に係る制御装置の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る制御装置１の概略構成の一例を示す図である。
制御装置１は、例えば冷蔵庫（不図示）に用いられる圧縮機１０００用のモータ１１００の駆動を制御する装置である。制御装置１は、交流電源１１０と、整流回路１２０と、平滑コンデンサ１３０と、インバータユニット１４０と、制御部１００とを備え、インバータユニット１４０を矩形波制御することによりモータ１１００の駆動制御を行う制御装置である。

【0011】

圧縮機１０００は、シリンダ内に冷媒を満たす吸入行程、シリンダ内の冷媒を圧縮する圧縮行程、及び、圧縮した冷媒を圧縮機１０００の外部に放出する吐出行程を行う装置である。圧縮機１０００の圧縮機構は特に限定されず、例えば、ロータリ方式、レシプロ方式、スクロール方式であることを例示することができる。
モータ１１００は、６極３相の永久磁石同期電動機（ＰＭＳＭ（Permanent Magnet Synchronous Motor））であることを例示することができる。ただし、モータ１１００の種類は、特に限定されない。

【0012】

整流回路１２０は、交流電源１１０に接続され、交流電源１１０からの交流電圧を直流電圧に変換する。
平滑コンデンサ１３０は、整流回路１２０の直流出力端子に接続され、整流回路１２０の出力である直流電圧を平滑する。

【0013】

インバータユニット１４０は、直流電圧を交流電圧に変換して、モータ１１００に供給するための回路である。インバータユニット１４０は、ブリッジ回路により構成され、複数組のスイッチング素子として６個の独立したトランジスタ１４１～１４６を備えている。本実施形態においては、インバータユニット１４０は、モータ１１００の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）のそれぞれについて一対のトランジスタを有している。具体的には、Ｕ相用のトランジスタ１４１及びトランジスタ１４２、Ｖ相用のトランジスタ１４３及びトランジスタ１４４、Ｗ相用のトランジスタ１４５及びトランジスタ１４６を有している。トランジスタ１４１，１４３，１４５のエミッタと、トランジスタ１４２，１４４，１４６のコレクタとが、モータ１１００の各相のコイルにそれぞれ接続されている。また、トランジスタ１４１，１４３，１４５のコレクタは電源の正極側ラインと接続され、トランジスタ１４２，１４４，１４６のエミッタは電源の負極側（アース）ラインと接続されている。トランジスタ１４１～１４６は、バイポーラ型、電界効果型、ＭＯＳ型等の種々の構造のパワートランジスタであることを例示することができる。

【0014】

トランジスタ１４１～１４６のそれぞれは、制御部１００から出力される制御信号に従ってＯＮ／ＯＦＦ動作する。これにより、インバータユニット１４０は、直流電圧を交流電圧に変換して、モータ１１００に供給し、駆動力を出力させる。言い換えれば、モータ１１００は、トランジスタ１４１～１４６のＯＮ／ＯＦＦ動作に応じた電流が供給されることで駆動力を出力する。

【0015】

制御部１００は、速度指令値ωｒとモータ１１００の実際の速度ωａとの偏差Δωを演算する偏差部１０と、偏差Δωに応じた電圧指令値Ｖｒを演算する比例積分演算部２０と、を備える。また、制御部１００は、速度ωａや後述する電流Ｉａを平滑化するのに用いられるトルク補正量Ｖｃを決定する補正部３０と、比例積分演算部２０が演算した電圧指令値Ｖｒと、補正部３０が決定したトルク補正量Ｖｃとを加算する加算部４０と、を備える。また、制御部１００は、加算部４０が出力した最終的な指令値である最終指令値Ｖｔと、モータ１１００の速度ωａとを用いて、相電圧基準信号を発生する発生部５０を備える。また、制御装置１は、モータ１１００の速度ωａを検出する速度検出部６０と、モータ１１００に供給される電流Ｉａを検出する電流検出部７０と、を備える。

【0016】

偏差部１０は、上位の制御装置、例えば冷蔵庫（不図示）の作動を統括的に制御する制御装置から制御部１００に出力された速度指令値ωｒから速度検出部６０にて検出されたモータ１１００の実際の速度ωａを減算することにより偏差Δωを演算する（Δω＝ωｒ－ωａ）。

【0017】

比例積分演算部２０は、偏差Δωが０となるように電圧指令値Ｖｒを演算する。電圧指令値Ｖｒは、デューティ（％）であることを例示することができる。
このように、制御部１００は、速度指令値ωｒにモータ１１００の速度ωａが一致するように、速度フィードバック制御系にて構成されている。そして、矩形波制御の場合、後述するように６０度毎に制御するために遅れが発生することから、速度フィードバック制御系にて構成しつつ、トルク補正量Ｖｃをフィードフォーワード制御系で構成している。

【0018】

図２は、モータ１１００のステートとトルク補正量Ｖｃとの関係の一例を示す図である。
補正部３０は、予めＲＯＭ等の記憶領域に記憶されたモータ１１００のステートに応じたトルク補正量Ｖｃを読み出し、加算部４０に出力する。ステートは、モータ１１００の極数と相数との積の分あり、モータ１１００が６極３相であるため、６０度毎にステート０～ステート１７に１８分割されている。記憶領域は、モータ１１００の回転速度毎に、モータ１１００のステートに対応するトルク補正量Ｖｃを記憶する。図２には、記憶領域が記憶する、モータ１１００の回転速度が１３００（ｒｐｍ）である場合の、モータ１１００のステートに対応するトルク補正量Ｖｃを例示している。トルク補正量Ｖｃは、デューティ（％）であることを例示することができる。なお、補正部３０は、予め記憶領域に記憶されたステートとトルク補正量Ｖｃとの関係を用いてトルク補正量Ｖｃを設定することに限定されない。例えば、補正部３０は、予め記憶領域に記憶された算出式に、予め定められたパラメータを代入することで算出したトルク補正量Ｖｃを設定しても良い。

【0019】

加算部４０は、比例積分演算部２０が演算した電圧指令値Ｖｒと、補正部３０が決定したトルク補正量Ｖｃとを加算することにより得た値を最終的な指令値である最終指令値Ｖｔ（Ｖｔ＝Ｖｒ＋Ｖｃ）として発生部５０に出力する。例えば、ステート６であるときにはトルク補正量Ｖｃが－４（％）であることから、電圧指令値Ｖｒが４０（％）である場合には、加算部４０は、３６（％）を発生部５０に出力する。

【0020】

次に、速度検出部６０について説明する。
図３（ａ）は、モータ１１００の各相のコイルからの誘起電圧の波形と基準電圧との関係の一例を示す図である。図３（ｂ）は、誘起電圧と基準電圧とを比較した結果を表わす波形の一例を示す図である。
各相のコイルからの誘起電圧（ＥＵ、ＥＶ、ＥＷ）が基準電圧より大きいときを「ＨＩＧＨ」、誘起電圧が基準電圧より小さいときを「ＬＯＷ」とすると、誘起電圧の波形がゼロクロスする点で立ち上がり又は立ち下がりのエッジがあるパルス状の位置信号（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）を得ることができる。コイル毎のパルスの「ＨＩＧＨ」および「ＬＯＷ」の組合せは、モータ１１００の回転子の位置に同期しているので、コイル毎のパルスの組合せを検出することにより回転子の位置を検出することができる。速度検出部６０は、単位時間毎に、回転子の位置の変化を把握することで、モータ１１００の速度ωａ（ｒｐｍ）を検出する。

【0021】

電流検出部７０は、インバータユニット１４０のトランジスタ１４２，１４４，１４６のエミッタ端子側に接続されたシャント抵抗（不図示）と、シャント抵抗に流れるピーク電流（以下、「電流Ｉａ」と称する場合がある。）を検出する電流検出回路（不図示）とを有する。電流検出回路は、シャント抵抗に流れるピーク電流を検出する増幅回路とピークホールド回路よりなる構成されることを例示することができる。

【0022】

次に、発生部５０について説明する。
発生部５０は、図１に示すように、トランジスタ１４１～１４６に通電する電気角である通電角を設定する通電角設定部５１と、モータ１１００を駆動する信号を出力する信号出力部５２とを有する。

【0023】

通電角設定部５１は、モータ１１００の回転子の機械角１周期を構成する第１機械角範囲と当該第１機械角範囲を除く第２機械角範囲とで、通電角を異ならせるとともに、第２機械角範囲における第２通電角が第１機械角範囲における第１通電角よりも大きくなるように設定する。本実施形態に係る通電角設定部５１は、モータ１１００のステート４～９に対応する機械角範囲内で通電角を電気角１５０度に設定し、ステート０～３、１０～１７に対応する機械角範囲内で通電角を電気角１２０度に設定する。つまり、第１機械角範囲がステート０～３、１０～１７に対応する機械角範囲であり、第２機械角範囲がステート４～９に対応する機械角範囲である。また、第１通電角が電気角１２０度、第２通電角が電気角１５０度である。以下、通電角を電気角１５０度に設定する機械角範囲を「所定角度範囲」と称する場合がある。

【0024】

図３（ｃ）は、信号出力部５２が出力した信号に基づいてインバータユニット１４０のトランジスタ１４１～１４６のＯＮ／ＯＦＦ状態の一例を示す図である。
信号出力部５２は、回転子の位置に基づきモータ１１００を駆動する信号を出力し、ＰＷＭ波形を用いてＰＷＭチョッピングする。ＰＷＭチョッピングとは、モータ１１００を駆動するための信号を細かくＯＮ／ＯＦＦすることである。信号を細かくＯＮ／ＯＦＦすると、デューティに応じてモータ１１００の各相に供給する電流を制御することができ、出力トルクを制御することができる。

【0025】

信号出力部５２は、図３（ｃ）に示すように、トランジスタ１４１～１４６を、進角３０度にてＯＮにする。言い換えれば、信号出力部５２は、トランジスタ１４１～１４６をＯＦＦ状態からＯＮ状態に移行するタイミングを、回転子の位置信号（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）取得直後の０度とする。例えば、信号出力部５２は、位置信号ＨＵの立ち上がりエッジを取得すると、Ｕ相上側のトランジスタ１４１をＯＮにし、位置信号ＨＶの立ち上がりエッジを取得すると、Ｖ相上側のトランジスタ１４３をＯＮにし、位置信号ＨＷの立ち上がりエッジを取得すると、Ｗ相上側のトランジスタ１４５をＯＮにする。

【0026】

他方、信号出力部５２は、図３（ｃ）に示すように、通電角設定部５１が通電角を電気角１５０度に設定する所定角度範囲内においては、トランジスタ１４１，１４３，１４５を、進角０度にてＯＦＦにし、所定角度範囲外においては、トランジスタ１４１，１４３，１４５を、進角３０度にてＯＦＦにする。言い換えれば、信号出力部５２は、トランジスタ１４１，１４３，１４５をＯＮ状態からＯＦＦ状態に移行するタイミングを、所定角度範囲内においては、位置信号取得後の３０度とし、所定角度範囲外においては、位置信号取得直後の０度とする。例えば、信号出力部５２は、所定角度範囲内においては、位置信号ＨＷの立ち上がりエッジを取得後の３０度に、Ｖ相上側のトランジスタ１４３をＯＦＦにし、所定角度範囲外においては、位置信号ＨＷの立ち上がりエッジを取得すると、Ｖ相上側のトランジスタ１４３をＯＦＦにする。また、信号出力部５２は、所定角度範囲内においては、位置信号ＨＵの立ち上がりエッジを取得後の３０度に、Ｗ相上側のトランジスタ１４５をＯＦＦにし、所定角度範囲外においては、位置信号ＨＵの立ち上がりエッジを取得すると、Ｗ相上側のトランジスタ１４５をＯＦＦにする。また、信号出力部５２は、所定角度範囲内においては、位置信号ＨＶの立ち上がりエッジを取得後の３０度に、Ｕ相上側のトランジスタ１４１をＯＦＦにし、所定角度範囲外においては、位置信号ＨＶの立ち上がりエッジを取得すると、Ｕ相上側のトランジスタ１４１をＯＦＦにする。これにより、所定角度範囲内においては、トランジスタ１４１，１４３，１４５を、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に移行するタイミングの進角０度分において通電角がオーバーラップすることとなり、電気角３０度オーバーラップさせる。

【0027】

なお、図３（ｃ）に示した例においては、信号出力部５２は、各相上側のトランジスタのみをＰＷＭチョッピングしているが、各相下側のトランジスタのみをＰＷＭチョッピングしても良いし、上側と下側の両側をＰＷＭチョッピングしても良い。

【0028】

以上説明したように、制御装置１は、速度検出部６０が検出したモータ１１００の速度ωａが速度指令値ωｒと同じとなるように定められた電圧指令値Ｖｒ（制御値の一例）を、モータ１１００に供給される電流の変動を抑制するトルク補正量Ｖｃを用いて補正する補正部３０を備える。また、制御装置１は、モータ１１００の複数のコイル内で電流を流すコイルを切り替える複数のスイッチの一例としてトランジスタ１４１～１４６を有するインバータユニット１４０を備え、インバータユニット１４０を矩形波制御することによりモータ１１００の駆動制御を行う制御装置である。そして、制御装置１は、モータ１１００の回転子の機械角１周期を構成する第１機械角範囲（例えばステート０～３、１０～１７に対応する機械角範囲）と当該第１機械角範囲を除く第２機械角範囲（例えばステート４～９に対応する機械角範囲）とで、トランジスタ１４１～１４６に通電する電気角である通電角を異ならせることが可能な通電角設定部５１を備える。そして、通電角設定部５１は、第２機械角範囲における第２通電角が第１機械角範囲における第１通電角よりも大きくなるように設定することが可能である。例えば、通電角設定部５１は、第２通電角を例えば電気角１５０度に設定し、第１通電角を例えば電気角１２０度に設定することが可能である。

【0029】

図４（ａ）は、補正部３０の作用の一例を示す図である。図４（ｂ）は、比較例の作用の一例を示す図である。図４（ａ）には、加算部４０が出力した最終指令値Ｖｔ（デューティ（％））、速度検出部６０が検出したモータ１１００の速度ωａ（ｒｐｍ）、電流検出部７０が検出したモータ１１００の電流Ｉａを示している。また、図４（ｂ）には、比較例として、補正部３０を備えておらず、電圧指令値Ｖｒを補正しない場合の最終指令値Ｖｔ（電圧指令値Ｖｒと等しくなる。）、速度検出部６０が検出したモータ１１００の速度ωａ（ｒｐｍ）、電流検出部７０が検出したモータ１１００の電流Ｉａを示している。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）には、通電角設定部５１が、モータ１１００の回転子の全機械角範囲において通電角を同一である電気角１２０度にした場合の例を示している。

【0030】

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、加算部４０が、補正部３０が出力するトルク補正量Ｖｃを用いて電圧指令値Ｖｒを補正した最終指令値Ｖｔ（Ｖｔ＝Ｖｒ＋Ｖｃ）を出力することで、モータ１１００の速度ωａが低下することが抑制されるので、モータ１１００の振動が抑制される。また、モータ１１００の電流の最大値が抑制されるので、パワーモジュールの電流定格を小さくすることができ、インバータユニット１４０の小型化を図ることができる。

【0031】

また、制御装置１においては、通電角設定部５１が第２機械角範囲における第２通電角が第１機械角範囲における第１通電角よりも大きくなるように設定することで、つまり、一の相用のトランジスタ（例えばトランジスタ１４１）に通電する電気角と他の相用のトランジスタ（例えばトランジスタ１４３）に通電する電気角とをオーバーラップさせることで、ｄ軸電流が減少して、モータ１１００の電流の最大値が抑制される。その結果、パワーモジュールの電流定格を小さくすることができ、インバータユニット１４０の小型化を図ることができる。

【0032】

ただし、通電角設定部５１は、モータ１１００の回転子の第１機械角範囲（例えばステート０～３、１０～１７に対応する機械角範囲）と第２機械角範囲（例えばステート４～９に対応する機械角範囲）とで通電角を異ならせることが可能である。言い換えれば、通電角設定部５１は、第２機械角範囲（例えばステート４～９に対応する機械角範囲）に限って、通電角をオーバーラップさせる。

【0033】

図５は、第２機械角範囲（例えばステート４～９に対応する機械角範囲）に限って、通電角を電気角１５０度にし、第１機械角範囲では通電角を電気角１２０度にした場合の最終指令値Ｖｔの変化の一例を示す図である。図５には、比較例として、回転子の全機械角範囲において、通電角を電気角１２０度にした場合と電気角１５０度にした場合の最終指令値Ｖｔの変化の一例を示す図である。

【0034】

図５に示すように、通電角設定部５１が第２機械角範囲に限って通電角を電気角１５０度にし、第１機械角範囲では通電角を電気角１２０度に設定することで、回転子の全機械角範囲において通電角を電気角１２０度に設定する場合と比べて、最終指令値Ｖｔ（デューティ）を小さくすることができる。その結果、より高い負荷に対応することができる。

【0035】

また、図５に示すように、通電角設定部５１が第２機械角範囲に限って通電角を電気角１５０度にし、第１機械角範囲では通電角を電気角１２０度に設定することで、回転子の全機械角範囲において通電角を電気角１５０度に設定する場合と比べて、最終指令値Ｖｔ（デューティ）の最小値を大きくすることができる。ここで、誘起電圧の波形はトランジスタがＯＮ状態（例えばトランジスタ１４１とトランジスタ１４５がＯＮ状態）であるときのみに発生するので、回転子の位置検出のためにはトランジスタがＯＮ状態であることが一定時間以上必要である。通電角設定部５１が第２機械角範囲に限って通電角を電気角１５０度に設定することで、最終指令値Ｖｔの最小値を大きくすることができるので、速度検出部６０によるモータ１１００の回転子の位置検出の安定性を高めることができる。その結果、脱調し難くすることができ、高ロバスト化を実現できる。

【0036】

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態に係る制御装置２の一例を示す図である。
第２実施形態に係る制御装置２は、第１実施形態に係る制御装置１に対して、発生部５０に相当する発生部２５０が異なる。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。第１実施形態と第２実施形態とで、同じものについては同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。

【0037】

第２実施形態に係る発生部２５０は、第１実施形態に係る発生部５０に対して、通電角設定部５１に相当する通電角設定部２５１が異なる。第１実施形態に係る通電角設定部５１は、通電角を電気角１５０度に設定する所定角度範囲を、予め定められた機械角範囲とするが、第２実施形態に係る通電角設定部２５１は、モータ１１００の速度ωａに応じて所定角度範囲を定める。

【0038】

より具体的には、通電角設定部２５１は、所定角度範囲を、速度指令値ωｒに対して、速度ωａが予め定められた所定割合以上低下する区間とする。例えば、速度指令値ωｒが１３００（ｒｐｍ）で、所定割合が１０％である場合には、所定角度範囲を、１３００×（１－１０／１００）＝１１７０（ｒｐｍ）以下となる速度ωａの範囲とする。図４（ａ）が、速度指令値ωｒが１３００（ｒｐｍ）である場合の速度ωａ（ｒｐｍ）であるとすると、通電角設定部２５１は、所定角度範囲をステート５～７に対応する機械角範囲とする。かかる場合、通電角設定部２５１は、ステート５～７において通電角を電気角１５０度に設定し、ステート０～４、８～１７において通電角を電気角１２０度に設定する。

【0039】

なお、所定割合は１０％に限定されない。例えば、所定割合は１５％であっても良いし、その他の値であっても良い。
また、通電角設定部２５１は、速度ωａが速度指令値ωｒに対して所定割合以上低下する区間を把握するにあたって、直前の１回転前の速度ωａを用いても良いし、直前の５回転分の速度ωａの平均値を用いても良い。
また、通電角設定部２５１は、一のステートにおける速度ωａが速度指令値ωｒに対して予め定められた所定割合以上低下したときに、一のステートの次のステートの通電角を電気角１５０度に設定しても良い。

【0040】

以上説明したように、通電角設定部２５１は、モータ１１００の回転速度である速度ωａに応じて第１機械角範囲と第２機械角範囲とを決定する。例えば、通電角設定部２５１は、速度ωａが予め定められた速度以下の場合、例えば速度ωａが速度指令値ωｒに対して所定割合以上低下する場合に通電角を異ならせる。言い換えれば、通電角設定部２５１は、モータ１１００の負荷に応じて、通電角を異ならせる区間を異ならせる。これにより、例えばモータ１１００の負荷が低く、速度変動が小さい場合には、通電角を例えば電気角１５０度にする区間を減らすので、通電角を電気角１５０度にすることに起因して電力が悪化することを抑制することができる。

【0041】

＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態に係る制御装置３の一例を示す図である。
第３実施形態に係る制御装置３は、第１実施形態に係る制御装置１に対して、発生部５０に相当する発生部３５０が異なる。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。第１実施形態と第３実施形態とで、同じものについては同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。

【0042】

第３実施形態に係る発生部３５０は、第１実施形態に係る発生部５０に対して、オーバーラップさせる電気角を調整する調整部３５３を有し、通電角設定部５１に相当する通電角設定部３５１が、調整部３５３が調整した電気角をオーバーラップさせるように通電角を設定する点が異なる。第１実施形態に係る通電角設定部５１は、予め定められた機械角範囲において、電気角３０度オーバーラップさせるが、第３実施形態に係る通電角設定部３５１は、調整部３５３が調整した角度分オーバーラップさせる。

【0043】

調整部３５３は、モータ１１００の負荷に応じて、オーバーラップさせる電気角を調整する。例えば、調整部３５３は、モータ１１００の負荷に応じて、負荷が大きいときはオーバーラップさせる電気角を例えば３０度とし、負荷が小さいときはオーバーラップさせる電気角を例えば１５度とすることを例示することができる。

【0044】

また、調整部３５３は、モータ１１００の負荷を、直前の機械角３６０度における速度ωａの変動量を用いて把握することを例示することができる。例えば、直前の機械角３６０度における速度ωａの変動量が第１速度変動量（例えば５００（ｒｐｍ））以上である場合には負荷が大きいと判定し、第１速度変動量（例えば５００（ｒｐｍ））未満である場合には負荷が小さいと判定することを例示することができる。

【0045】

また、調整部３５３は、モータ１１００の負荷に応じて多段階的にオーバーラップさせる電気角を調整しても良い。例えば、モータ１１００の負荷が大きいときにはオーバーラップさせる電気角を例えば３０度とし、負荷が小さいときには電気角をオーバーラップさせないようにし、負荷が大きいときと小さいときの間である中程度のときにはオーバーラップさせる電気角を例えば１５度としても良い。

【0046】

例えば、調整部３５３は、直前の機械角３６０度における速度ωａの変動量が第１速度変動量（例えば５００（ｒｐｍ））以上である場合には負荷が大きいと判定して、オーバーラップさせる電気角を例えば３０度とし、第１速度変動量よりも小さい第２速度変動量（例えば１００（ｒｐｍ））未満である場合には負荷が小さいと判定して、オーバーラップさせないようにする。そして、調整部３５３は、速度ωａの変動量が第２速度変動量（例えば１００（ｒｐｍ））以上、第１速度変動量（例えば５００（ｒｐｍ））未満である中程度のときには、オーバーラップさせる電気角を例えば１５度とすることを例示することができる。

【0047】

そして、通電角設定部３５１は、調整部３５３が調整した電気角をオーバーラップさせるように通電角を設定する。言い換えれば、通電角設定部３５１は、第２機械角範囲における通電角である第２通電角が、第１機械角範囲における通電角である第１通電角よりも大きくなるようにし、モータ１１００の負荷に応じて、第２通電角を調整する。例えば、通電角設定部３５１は、モータ１１００の負荷が中程度のときには、第２通電角を電気角１３５度とする。

【0048】

オーバーラップさせる電気角を例えば１５度とするべく第２通電角を電気角１３５度とする場合、信号出力部５２は、トランジスタ１４１，１４３，１４５をＯＮ状態からＯＦＦ状態に移行するタイミングを、所定角度範囲内において、位置信号取得後の１５度とする。

【0049】

以上のように構成された第３実施形態に係る発生部３５０によれば、インバータユニット１４０のスイッチング損失を抑制することができるので、電気角をオーバーラップさせることに起因してエネルギーが増加することを抑制することができる。

【0050】

なお、第３実施形態に係る通電角設定部３５１も、第２実施形態に係る通電角設定部２５１と同様にモータ１１００の速度ωａに応じて所定角度範囲を定めても良い。

【0051】

＜第４実施形態＞
図８は、第４実施形態に係る制御装置４の一例を示す図である。
第４実施形態に係る制御装置４は、第１実施形態に係る制御装置１に対して、補正部３０に相当する補正部４３０が異なる。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。第１実施形態と第４実施形態とで、同じものについては同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。

【0052】

補正部４３０は、モータ１１００の速度ωａの変動量に応じてトルク補正量Ｖｃを調整する。例えば、補正部４３０は、直前の機械角３６０度における速度ωａの変動量が第１速度変動量（例えば５００（ｒｐｍ））以上である場合には図２に例示したトルク補正量Ｖｃとし、第１速度変動量（例えば５００（ｒｐｍ））未満である場合にはトルク補正量Ｖｃを全ステートにおいて０とすることを例示することができる。

【0053】

また、補正部４３０は、モータ１１００の速度ωａの変動量に応じて多段階的にトルク補正量Ｖｃを決定しても良い。例えば、補正部４３０は、直前の機械角３６０度における速度ωａの変動量が第１速度変動量（例えば５００（ｒｐｍ））以上である場合には図２に例示したトルク補正量Ｖｃとし、第１速度変動量よりも小さい第２速度変動量（例えば１００（ｒｐｍ））未満である場合にはトルク補正量Ｖｃを全ステートにおいて０とする。そして、補正部４３０は、速度ωａの変動量が第２速度変動量（例えば１００（ｒｐｍ））以上、第１速度変動量（例えば５００（ｒｐｍ））未満である中程度のときには、トルク補正量Ｖｃを、図２に例示したトルク補正量Ｖｃより低減する。言い換えれば、補正部４３０は、トルク補正量Ｖｃを、図２に例示したトルク補正量Ｖｃの絶対値よりも小さくする。例えば、補正部４３０は、速度ωａの変動量が中程度のときのトルク補正量Ｖｃを、図２に例示したトルク補正量Ｖｃの１／２にすることを例示することができる。

【0054】

以上のように構成された第４実施形態に係る補正部４３０によれば、モータ１１００の速度ωａの変動量が小さいとき、言い換えれば、負荷が小さいときに、補正部４３０がトルク補正量Ｖｃを決定することに起因してモータ１１００の電流の最大値が増加することを抑制することができる。

【0055】

なお、第４実施形態に係る補正部４３０を、第２実施形態に係る制御装置２及び第３実施形態に係る制御装置３に適用しても良い。

【0056】

＜第５実施形態＞
図９は、第５実施形態に係る制御装置５の一例を示す図である。
第５実施形態に係る制御装置５は、第１実施形態に係る制御装置１に対して、補正部３０に相当する補正部５３０が異なる。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。第１実施形態と第５実施形態とで、同じものについては同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。

【0057】

最終指令値Ｖｔが予め定められた下限値よりも小さい場合、トルク補正量Ｖｃは、正に偏るため、モータ１１００の速度ωａが目標速度である速度指令値ωｒを上回る弊害が発生する。そのため、補正部５３０は、最終指令値Ｖｔが予め定められた下限値よりも小さい場合に、トルク補正量Ｖｃを、第１実施形態におけるトルク補正量Ｖｃ（例えば図２に例示したトルク補正量Ｖｃ）よりも低減する。例えば、補正部５３０は、トルク補正量Ｖｃを、第１実施形態におけるトルク補正量Ｖｃ（例えば図２に例示したトルク補正量Ｖｃ）に予め定められた所定係数を乗算した値とする。下限値は、１７（％）であることを例示することができる。また、所定係数は０．５であることを例示することができる。

【0058】

例えば、補正部５３０は、最終指令値Ｖｔが下限値よりも小さくなった次のステートから１回転のトルク補正量Ｖｃを第１実施形態におけるトルク補正量Ｖｃ（例えば図２に例示したトルク補正量Ｖｃ）よりも小さくすることを例示することができる。
これにより、モータ１１００の速度ωａが目標速度である速度指令値ωｒを上回るのを抑制することができる。

【0059】

あるいは、補正部５３０は、最終指令値Ｖｔが下限値よりも小さく、かつ、モータ１１００の速度ωａが予め定められた所定速度よりも大きい場合に、トルク補正量Ｖｃを、第１実施形態におけるトルク補正量Ｖｃ（例えば図２に例示したトルク補正量Ｖｃ）に所定係数を乗算した値としても良い。所定速度は、速度指令値ωｒであることを例示することができる。例えば、補正部５３０は、速度ωａの平均速度が所定速度よりも大きいか否かを把握するにあたっては直前の機械角３６０度における速度ωａを用いると良い。

【0060】

これにより、モータ１１００の速度ωａが目標速度である速度指令値ωｒを上回るのを抑制することができる。また、最終指令値Ｖｔの最小値を大きくすることができるので、速度検出部６０によるモータ１１００の回転子の位置検出の安定性を高めることができる。その結果、脱調し難くすることができ、高ロバスト化を実現できる。

【0061】

なお、第５実施形態に係る補正部５３０を、第２実施形態に係る制御装置２及び第３実施形態に係る制御装置３に適用しても良い。

【符号の説明】

【0062】

１，２，３，４，５…制御装置、１０…偏差部、２０…比例積分演算部、３０，４３０，５３０…補正部、４０…加算部、５０…発生部、５１，２５１，３５１…通電角設定部、５２…信号出力部、６０…速度検出部、７０…電流検出部、１００…制御部、１４０…インバータユニット、１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，１４６…トランジスタ、１０００…圧縮機、１１００…モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】