(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-09
(45)【発行日】2022-08-18
(54)【発明の名称】同期電動機の制御装置及び制御方法
(51)【国際特許分類】
H02P 27/08 20060101AFI20220810BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20220810BHJP
H02P 6/08 20160101ALI20220810BHJP
【ＦＩ】
H02P27/08
H02M7/48 F
H02P6/08
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2017176701
(22)【出願日】2017-09-14
(65)【公開番号】P2019054620
(43)【公開日】2019-04-04
【審査請求日】2020-07-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000002059
【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100142022
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 一晃
(74)【代理人】
【識別番号】100085213
【弁理士】
【氏名又は名称】鳥居 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100087538
【弁理士】
【氏名又は名称】鳥居 和久
(74)【代理人】
【識別番号】100087572
【弁理士】
【氏名又は名称】松川 克明
(74)【代理人】
【識別番号】100105843
【弁理士】
【氏名又は名称】神保 泰三
(72)【発明者】
【氏名】丸山 真
【審査官】尾家 英樹
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－２５９５７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２３００５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２０７７６５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｐ ２１／００－ ３１／００
Ｈ０２Ｐ ６／００－ ６／３４
Ｈ０２Ｍ ７／４２－ ７／９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
同期電動機の駆動を制御する同期電動機の制御装置であって、入力指令に基づいて、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
前記入力指令に基づいて、矩形波信号を生成する矩形波信号生成部と、
前記同期電動機の回転速度を検出する回転速度検出部と、
少なくとも前記回転速度に応じて、前記ＰＷＭ信号生成部によって生成された前記ＰＷＭ信号、または、前記矩形波信号生成部によって生成された前記矩形波信号のいずれの信号を、前記同期電動機を駆動制御する際の制御信号として用いるかを判定する信号切替判定部と、
前記ＰＷＭ信号及び前記矩形波信号のうち、前記信号切替判定部によって前記制御信号として用いると判定された信号を用いて、前記同期電動機の駆動を制御する駆動制御部と、
前記入力指令に基づいて、前記ＰＷＭ信号に対応する電圧指令を生成する電圧指令生成部と、
を備え、
前記信号切替判定部は、
前記駆動制御部による前記同期電動機の駆動制御が、前記ＰＷＭ信号によって駆動制御されるＰＷＭ駆動制御の場合には、前記回転速度が前記ＰＷＭ信号から前記矩形波信号に切り替える際の回転速度の閾値である第１回転速度閾値以上の場合で且つ前記電圧指令の振幅が電圧指令振幅閾値以上の場合に、前記矩形波信号を前記制御信号として用いると判定し、
前記駆動制御部による前記同期電動機の駆動制御が、前記矩形波信号によって駆動制御される矩形波駆動制御の場合には、前記回転速度が前記矩形波信号から前記ＰＷＭ信号に切り替える際の回転速度の閾値である第２回転速度閾値よりも小さい場合に、前記ＰＷＭ信号を前記制御信号として用いると判定する、
同期電動機の制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載の同期電動機の制御装置において、前記第１回転速度閾値は、前記第２回転速度閾値よりも大きい、
同期電動機の制御装置。
【請求項3】
同期電動機の駆動を制御する同期電動機の制御装置であって、
入力指令に基づいて、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
前記入力指令に基づいて、矩形波信号を生成する矩形波信号生成部と、
前記同期電動機の回転速度を検出する回転速度検出部と、
少なくとも前記回転速度に応じて、前記ＰＷＭ信号生成部によって生成された前記ＰＷＭ信号、または、前記矩形波信号生成部によって生成された前記矩形波信号のいずれの信号を、前記同期電動機を駆動制御する際の制御信号として用いるかを判定する信号切替判定部と、
前記ＰＷＭ信号及び前記矩形波信号のうち、前記信号切替判定部によって前記制御信号として用いると判定された信号を用いて、前記同期電動機の駆動を制御する駆動制御部と、
前記入力指令に基づいて、前記ＰＷＭ信号に対応する電圧指令を生成する電圧指令生成部と、
を備え、
前記信号切替判定部は、
前記駆動制御部による前記同期電動機の駆動制御が、前記ＰＷＭ信号によって駆動制御されるＰＷＭ駆動制御の場合に、前記回転速度が前記ＰＷＭ信号から前記矩形波信号に切り替える際の回転速度の閾値である第１回転速度閾値以上の場合で且つ前記電圧指令振幅が前記ＰＷＭ信号から前記矩形波信号に切り替える際の電圧指令振幅の閾値である第１電圧指令振幅閾値以上の場合に、前記矩形波信号を前記制御信号として用いると判定し、
前記駆動制御部による前記同期電動機の駆動制御が、前記矩形波信号によって駆動制御される矩形波駆動制御の場合に、前記回転速度が前記矩形波信号から前記ＰＷＭ信号に切り替える際の回転速度の閾値である第２回転速度閾値よりも小さい場合、または、前記電圧指令振幅が前記矩形波信号から前記ＰＷＭ信号に切り替える際の電圧指令振幅の閾値である第２電圧指令振幅閾値よりも小さい場合に、前記ＰＷＭ信号を前記制御信号として用いると判定する、
同期電動機の制御装置。
【請求項4】
請求項３に記載の同期電動機の制御装置において、前記第１回転速度閾値は、前記第２回転速度閾値よりも大きく、
前記第１電圧指令振幅閾値は、前記第２電圧指令振幅閾値よりも大きい、
同期電動機の制御装置。
【請求項5】
入力信号に基づいて生成されるＰＷＭ信号または矩形波信号を用いて、同期電動機の駆動を制御する同期電動機の制御方法であって、前記同期電動機の回転速度を取得する回転速度取得工程と、
入力指令に基づいて、前記ＰＷＭ信号に対応する電圧指令の振幅を取得する電圧指令振幅取得工程と、
少なくとも前記回転速度に応じて、前記ＰＷＭ信号または前記矩形波信号のいずれの信号を、前記同期電動機を駆動制御する際の制御信号として用いるかを判定する信号切替判定工程と、
前記ＰＷＭ信号及び前記矩形波信号のうち、前記信号切替判定工程で前記制御信号として用いると判定された信号を用いて、前記同期電動機の駆動を制御する駆動制御工程と、
を有し、
前記信号切替判工程では、
前記駆動制御部による前記同期電動機の駆動制御が、前記ＰＷＭ信号によって駆動制御されるＰＷＭ駆動制御の場合には、前記回転速度が前記ＰＷＭ信号から前記矩形波信号に切り替える際の回転速度の閾値である第１回転速度閾値以上の場合で且つ前記電圧指令の振幅が電圧指令振幅閾値以上の場合に、前記矩形波信号を前記制御信号として用いると判定し、
前記駆動制御部による前記同期電動機の駆動制御が、前記矩形波信号によって駆動制御される矩形波駆動制御の場合には、前記回転速度が前記矩形波信号から前記ＰＷＭ信号に切り替える際の回転速度の閾値である第２回転速度閾値よりも小さい場合に、前記ＰＷＭ信号を前記制御信号として用いると判定する、
同期電動機の制御方法。
【請求項6】
入力信号に基づいて生成されるＰＷＭ信号または矩形波信号を用いて、同期電動機の駆動を制御する同期電動機の制御方法であって、
前記同期電動機の回転速度を取得する回転速度取得工程と、
入力指令に基づいて、前記ＰＷＭ信号に対応する電圧指令の振幅を取得する電圧指令振幅取得工程と、
少なくとも前記回転速度に応じて、前記ＰＷＭ信号または前記矩形波信号のいずれの信号を、前記同期電動機を駆動制御する際の制御信号として用いるかを判定する信号切替判定工程と、
前記ＰＷＭ信号及び前記矩形波信号のうち、前記信号切替判定工程で前記制御信号として用いると判定された信号を用いて、前記同期電動機の駆動を制御する駆動制御工程と、
を有し、
前記信号切替判工程では、
前記駆動制御部による前記同期電動機の駆動制御が、前記ＰＷＭ信号によって駆動制御されるＰＷＭ駆動制御の場合に、前記回転速度が前記ＰＷＭ信号から前記矩形波信号に切り替える際の回転速度の閾値である第１回転速度閾値以上の場合で且つ前記電圧指令振幅が前記ＰＷＭ信号から前記矩形波信号に切り替える際の電圧指令振幅の閾値である第１電圧指令振幅閾値以上の場合に、前記矩形波信号を前記制御信号として用いると判定し、
前記駆動制御部による前記同期電動機の駆動制御が、前記矩形波信号によって駆動制御される矩形波駆動制御の場合に、前記回転速度が前記矩形波信号から前記ＰＷＭ信号に切り替える際の回転速度の閾値である第２回転速度閾値よりも小さい場合、または、前記電圧指令振幅が前記矩形波信号から前記ＰＷＭ信号に切り替える際の電圧指令振幅の閾値である第２電圧指令振幅閾値よりも小さい場合に、前記ＰＷＭ信号を前記制御信号として用いると判定する、
同期電動機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、同期電動機の駆動を制御する制御装置及び同期電動機の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
同期電動機の駆動を制御する制御方法として、ＰＷＭ信号を用いたＰＷＭ駆動制御と、パルス状の矩形波信号を用いた矩形波駆動制御とが知られている。ＰＷＭ駆動制御では、同期電動機の制御装置から出力される正弦波の電圧波形の範囲内の電圧を、前記同期電動機に印加することができる。一方、矩形波駆動制御では、パルス状に同期電動機に電圧を印加するため、該同期電動機の制御装置に入力された最大電圧を、前記同期電動機に印加することができる。よって、一般的に、前記矩形波駆動制御における変調率は、前記ＰＷＭ駆動制御における変調率よりも高い。
【0003】
同期電動機の電圧利用率を向上させるために、前記同期電動機の制御方法として、前記ＰＷＭ駆動制御と前記矩形波駆動制御とを切り替える方法が用いられている。このように前記ＰＷＭ駆動制御と前記矩形波駆動制御とを切り替える構成として、例えば、特許文献１から３のような構成が知られている。
【0004】
特許文献１には、交流電動機に供給される交流電流の電流位相に応じて、ＰＷＭ電流制御と矩形波電圧位相制御とを切り替える交流電動機の駆動制御装置が開示されている。この特許文献１に開示されている駆動制御装置では、交流電流の電流位相を検出する必要があるため、電流センサ及び電流位相判定部が必要である。
【0005】
特許文献２には、モータのトルク指令値に基づいて、ＰＷＭ制御とワンパルス制御とを切り替えるインバータ制御装置が開示されている。この特許文献２に開示されているインバータ制御装置では、電流センサで検出された電流から得られた値を、トルク指令値に対してフィードバックすることにより、モータをトルク指令値に従って駆動させるように駆動制御している。
【0006】
特許文献３には、電圧指令Ｄｕｔｙを用いて、ＰＷＭ通電と矩形波通電とを切り替える電動機の駆動制御装置が開示されている。この特許文献３に開示されている駆動制御装置は、電流センサを用いずにＰＷＭ通電と矩形波通電との制御切替を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２００５－２１８２９９号公報
【文献】特開２０１７－６０３６７号公報
【文献】特開２０１４－２０７７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、近年、同期電動機に供給される交流電流を検出するための電流検出器を設けずに、前記同期電動機の駆動制御の切替を行う制御装置が求められている。そのため、前記同期電動機の駆動制御として、電流検出が必要な上述の特許文献１、２のような駆動制御ではなく、上述の特許文献３のような駆動制御の適用が検討されている。
【0009】
しかしながら、前記特許文献３の駆動制御では、電圧指令Ｄｕｔｙのみを用いて、ＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御とを切り替える。そのため、前記特許文献３の構成では、前記同期電動機の回転速度に応じて、前記ＰＷＭ駆動制御及び前記矩形波駆動制御から適切な駆動制御を選択することができない。
【0010】
例えば、前記同期電動機の回転速度が大きい場合には、前記同期電動機で生じる誘起電圧の増大によって前記同期電動機に流せる電流が低下する。そのため、前記同期電動機の駆動制御に電圧利用率がより高い矩形波駆動制御を用いることが好ましい。しかしながら、前記同期電動機の回転速度に関係なく前記同期電動機の駆動制御を切り替える前記特許文献３の構成では、上述の場合に、矩形波駆動制御を用いることができない可能性がある。
【0011】
また、前記同期電動機の回転速度が小さい場合には、前記同期電動機に印加される電圧と前記同期電動機で生じる誘起電圧との電位差が大きく、且つ、電気角の半周期の期間が長い。そのため、前記同期電動機の駆動制御に矩形波駆動制御を用いた場合、制御装置における特定相のスイッチング素子及び前記同期電動機の特定相のコイルに過電流が流れる可能性がある。前記特許文献３の構成では、上述のように前記同期電動機の回転速度を考慮していないため、上述のような場合でも、前記同期電動機の駆動制御を矩形波駆動制御に切り替える可能性がある。
【0012】
本発明の目的は、同期電動機の駆動制御を、ＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御とに切り替える同期電動機の制御装置において、前記同期電動機の回転速度の影響を考慮して、前記同期電動機を効率良く駆動可能な構成を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一実施形態に係る同期電動機の制御装置は、同期電動機の駆動を制御する同期電動機の制御装置である。この制御装置は、入力指令に基づいて、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、前記入力指令に基づいて、矩形波信号を生成する矩形波信号生成部と、前記同期電動機の回転速度を検出する回転速度検出部と、少なくとも前記回転速度に応じて、前記ＰＷＭ信号生成部によって生成された前記ＰＷＭ信号、または、前記矩形波信号生成部によって生成された前記矩形波信号のいずれの信号を、前記同期電動機を駆動制御する際の制御信号として用いるかを判定する信号切替判定部と、前記ＰＷＭ信号及び前記矩形波信号のうち、前記信号切替判定部によって前記制御信号として用いると判定された信号を用いて、前記同期電動機の駆動を制御する駆動制御部と、を備える（第１の構成）。
【0014】
これにより、少なくとも同期電動機の回転速度に応じて、ＰＷＭ信号または矩形波信号のいずれか一方を用いた駆動制御を行うことができる。よって、ＰＷＭ信号を用いたＰＷＭ駆動制御と矩形波信号を用いた矩形波駆動制御とを、同期電動機の回転速度に対し、適切なタイミングで行うことができる。したがって、同期電動機を効率良く駆動させることができる。
【0015】
前記第１の構成において、同期電動機の制御装置は、前記入力指令に基づいて、前記ＰＷＭ信号に対応する電圧指令を生成する電圧指令生成部をさらに備える。前記信号切替判定部は、前記回転速度が回転速度閾値よりも小さい場合、または、前記電圧指令の振幅が電圧指令振幅閾値よりも小さい場合に、前記ＰＷＭ信号を前記制御信号として用いると判定し、前記回転速度が前記回転速度閾値以上の場合には、前記駆動制御部による前記同期電動機の駆動制御状態及び前記電圧指令振幅の少なくとも一方に応じて、前記ＰＷＭ信号または前記矩形波信号のいずれか一方を前記制御信号として用いると判定する（第２の構成）。
【0016】
これにより、同期電動機の回転速度が回転速度閾値よりも小さい場合には、前記同期電動機はＰＷＭ駆動制御によって駆動制御される。前記同期電動機の回転速度が回転速度閾値よりも小さい場合には、前記同期電動機を矩形波駆動制御すると、制御装置のスイッチング素子及び前記同期電動機のコイルに過電流が流れる可能性がある。よって、上述のように、同期電動機の回転速度が回転速度閾値よりも小さい場合には、前記同期電動機をＰＷＭ駆動制御によって駆動制御することにより、前記制御装置及び前記同期電動機に過電流が流れることを防止できる。
【0017】
また、ＰＷＭ信号に対応して生成された電圧指令の振幅が電圧指令振幅閾値よりも小さい場合にも、前記同期電動機はＰＷＭ駆動制御によって駆動制御される。前記電圧指令振幅が電圧指令振幅閾値よりも小さい場合には、同期電動機の電圧利用率を向上させる必要がないため、前記同期電動機をＰＷＭ駆動制御する。
【0018】
一方、前記同期電動機の回転速度が前記回転速度閾値以上の場合には、前記駆動制御部による前記同期電動機の駆動制御状態及び前記電圧指令振幅の少なくとも一方に応じてＰＷＭ駆動制御または矩形波駆動制御を行うことにより、適切なタイミングでＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御とを切り替えることができる。これにより、前記同期電動機を効率良く駆動させることができる。
【0019】
前記第２の構成において、前記信号切替判定部は、前記駆動制御部による前記同期電動機の駆動制御が、前記ＰＷＭ信号によって駆動制御されるＰＷＭ駆動制御の場合には、前記ＰＷＭ信号から前記矩形波信号に切り替える際の回転速度の閾値である第１回転速度閾値を前記回転速度閾値として設定し、前記回転速度が前記第１回転速度閾値以上の場合で且つ前記電圧指令振幅が電圧指令振幅閾値以上の場合に、前記矩形波信号を前記制御信号として用いると判定し、前記駆動制御部による前記同期電動機の駆動制御が、前記矩形波信号によって駆動制御される矩形波駆動制御の場合には、前記矩形波信号から前記ＰＷＭ信号に切り替える際の回転速度の閾値である第２回転速度閾値を前記回転速度閾値として設定し、前記回転速度が前記第２回転速度閾値よりも小さい場合に、前記ＰＷＭ信号を前記制御信号として用いると判定する（第３の構成）。
【0020】
これにより、同期電動機をＰＷＭ駆動制御している場合において、前記同期電動機の回転速度が第１回転速度閾値以上で且つ電圧指令振幅が電圧指令閾値以上の場合、すなわち、前記電圧指令振幅が大きいにも関わらず、前記同期電動機で生じる誘起電圧の増大によって前記同期電動機に流せる電流が低下する場合には、前記同期電動機を矩形波駆動することにより、前記同期電動機に供給する電圧を増大させることができる。よって、前記同期電動機で発生するトルクの低下を防止できる。
【0021】
一方、前記同期電動機を矩形波駆動制御している場合において、前記同期電動機の回転速度が回転速度閾値よりも小さい場合には、前記同期電動機をＰＷＭ駆動制御することにより、制御装置及び前記同期電動機に過電流が流れることを防止できる。
【0022】
しかも、上述の構成により、前記同期電動機の駆動制御を矩形波駆動制御からＰＷＭ駆動制御に切り替える際に、ＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御に切り替える際のように電圧指令振幅の判定を行う必要がない。よって、前記同期電動機の駆動制御を矩形波駆動制御からＰＷＭ駆動制御に切り替える際に、制御装置の演算負荷を軽減することができる。
【0023】
前記第３の構成において、前記第１回転速度閾値は、前記第２回転速度閾値よりも大きい（第４の構成）。
【0024】
回転速度の微小な変化によって、ＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御とが頻繁に切り替わると、同期電動機の駆動制御が安定しない。これに対し、上述の構成により、前記回転速度において、前記ＰＷＭ駆動制御から前記矩形波駆動制御に切り替えられる際の領域と、前記矩形波駆動制御から前記ＰＷＭ駆動制御に切り替えられる際の領域とは重複する。よって、前記同期電動機の前記回転速度の微小な変動によって、前記同期電動機の駆動制御が頻繁に変更されることを防止できる。よって、前記同期電動機の駆動制御を安定して行うことができる。
【0025】
前記第２の構成において、前記信号切替判定部は、前記駆動制御部による前記同期電動機の駆動制御が、前記ＰＷＭ信号によって駆動制御されるＰＷＭ駆動制御の場合に、前記回転速度閾値として、前記ＰＷＭ信号から前記矩形波信号に切り替える際の回転速度の閾値である第１回転速度閾値を設定するとともに、前記電圧指令振幅閾値として、前記ＰＷＭ信号から前記矩形波信号に切り替える際の電圧指令振幅の閾値である第１電圧指令振幅閾値を設定し、前記回転速度が前記第１回転速度閾値以上の場合で且つ前記電圧指令振幅が前記第１電圧指令振幅閾値以上の場合に、前記矩形波信号を前記制御信号として用いると判定し、前記駆動制御部による前記同期電動機の駆動制御が、前記矩形波信号によって駆動制御される矩形波駆動制御の場合に、前記回転速度閾値として、前記矩形波信号から前記ＰＷＭ信号に切り替える際の回転速度の閾値である第２回転速度閾値を設定するとともに、前記電圧指令振幅閾値は、前記矩形波信号から前記ＰＷＭ信号に切り替える際の電圧指令振幅の閾値である第２電圧指令振幅閾値を設定し、前記回転速度が前記第２回転速度閾値よりも小さい場合、または、前記電圧指令振幅が前記第２電圧指令振幅閾値よりも小さい場合に、前記ＰＷＭ信号を前記制御信号として用いると判定する（第５の構成）。
【0026】
これにより、駆動制御判定部によって判定された同期電動機の駆動制御に応じて、回転速度閾値及び電圧指令振幅閾値が変更される。よって、同期電動機の駆動制御の状態に応じて、適切な閾値を設定することができる。したがって、前記同期電動機の駆動制御におけるＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御との切替を、前記同期電動機の運転状態に合わせて、より適切に行うことができる。
【0027】
前記第５の構成において、前記第１回転速度閾値は、前記第２回転速度閾値よりも大きい。前記第１電圧指令振幅閾値は、前記第２電圧指令振幅閾値よりも大きい（第６の構成）。
【0028】
回転速度及び電圧指令振幅の微小な変化によって、ＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御とが頻繁に切り替わると、同期電動機の駆動制御が安定しない。これに対し、上述の構成により、前記回転速度及び前記電圧指令振幅において、前記ＰＷＭ駆動制御から前記矩形波駆動制御に切り替えられる際の領域と、前記矩形波駆動制御から前記ＰＷＭ駆動制御に切り替えられる際の領域とは重複する。よって、前記同期電動機の前記回転速度及び前記電圧指令振幅の微小な変動によって、前記同期電動機の駆動制御が頻繁に変更されることを防止できる。よって、前記同期電動機の駆動制御を安定して行うことができる。
【0029】
本発明の一実施形態に係る同期電動機の制御方法は、入力信号に基づいて生成されるＰＷＭ信号または矩形波信号を用いて、同期電動機の駆動を制御する同期電動機の制御方法である。この制御方法は、前記同期電動機の回転速度を取得する回転速度取得工程と、入力指令に基づいて、前記ＰＷＭ信号に対応する電圧指令の振幅を取得する電圧指令振幅取得工程と、少なくとも前記回転速度に応じて、前記ＰＷＭ信号または前記矩形波信号のいずれの信号を、前記同期電動機を駆動制御する際の制御信号として用いるかを判定する信号切替判定工程と、前記ＰＷＭ信号及び前記矩形波信号のうち、前記信号切替判定工程で前記制御信号として用いると判定された信号を用いて、前記同期電動機の駆動を制御する駆動制御工程と、を有する（第１の方法）。
【0030】
これにより、同期電動機の回転速度に応じて、前記同期電動機の駆動制御におけるＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御との切替を適切に行うことができる。したがって、同期電動機を効率良く駆動させることができる。
【発明の効果】
【0031】
本発明の一実施形態に係る同期電動機の制御装置によれば、入力指令に基づいてＰＷＭ信号に対応して生成された電圧指令の振幅、及び、前記同期電動機の回転速度に応じて、ＰＷＭ信号または矩形波信号のいずれか一方を用いて、前記同期電動機の駆動を制御する。これにより、前記同期電動機の回転速度の影響を考慮して、前記同期電動機を効率良く駆動可能な制御装置の構成が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【発明を実施するための形態】
【0033】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【0034】
［実施形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る制御装置１の概略構成を示すブロック図である。こ制御装置１は、入力指令としての回転速度指令に基づいてＰＷＭ信号及び矩形波信号をそれぞれ生成し、電圧指令振幅及びモータ２の回転速度に応じてＰＷＭ信号または矩形波信号のいずれの信号を用いるかを決定し、決定された信号を用いてモータ２（同期電動機）を駆動制御する。なお、本実施形態では、モータ２は、三相交流モータであるが、モータ２はどのような構成のモータであってもよい。
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る制御装置１の概略構成を示すブロック図である。こ制御装置１は、入力指令としての回転速度指令に基づいてＰＷＭ信号及び矩形波信号をそれぞれ生成し、電圧指令振幅及びモータ２の回転速度に応じてＰＷＭ信号または矩形波信号のいずれの信号を用いるかを決定し、決定された信号を用いてモータ２（同期電動機）を駆動制御する。なお、本実施形態では、モータ２は、三相交流モータであるが、モータ２はどのような構成のモータであってもよい。
【0035】
制御装置１は、ＰＷＭ駆動制御部１０と、矩形波駆動制御部２０と、駆動制御部３０と、回転速度検出部４０と、信号切替判定部５０とを備える。
【0036】
ＰＷＭ駆動制御部１０は、制御装置１に入力される回転速度指令（入力指令）に基づいてＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ駆動制御部１０は、トルク指令生成部１１と、電流指令生成部１２と、電圧指令生成部１３と、ＰＷＭ信号生成部１４とを有する。
【0037】
トルク指令生成部１１は、制御装置１に入力される回転速度指令に基づいてトルク指令Ｔｒｅｆを生成する。
【0038】
電流指令生成部１２は、トルク指令生成部１１で生成されたトルク指令Ｔｒｅｆに基づいて、ｄ軸電流指令Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑｒｅｆを生成する。
【0039】
電圧指令生成部１３は、電流指令生成部１２で生成されたｄ軸電流指令Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑｒｅｆに基づいて、ｄ軸電圧指令Ｖｄｒｅｆ及びｑ軸電圧指令Ｖｑｒｅｆを生成するとともに、これらの指令からＵ相電圧指令Ｖｕｒｅｆ、Ｖ相電圧指令Ｖｖｒｅｆ及びＷ相電圧指令Ｖｗｒｅｆを生成する。また、電圧指令生成部１３は、ｄ軸電圧指令Ｖｄｒｅｆ及びｑ軸電圧指令ＶｑｒｅｆからＰＷＭ駆動制御における電圧指令の振幅である電圧指令振幅Ａｐｗｍを求める。電圧指令生成部１３で得られた電圧指令振幅Ａｐｗｍは、後述の信号切替判定部５０に入力される。
【0040】
なお、電圧指令生成部１３は、Ｕ相電圧指令Ｖｕｒｅｆ、Ｖ相電圧指令Ｖｖｒｅｆ及びＷ相電圧指令Ｖｗｒｅｆのうち、電圧の絶対値が最も大きい値を、電圧指令振幅と見做して、電圧指令振幅Ａｐｗｍとして扱ってもよい。
【0041】
ＰＷＭ信号生成部１４は、電圧指令生成部１３で生成されたＵ相電圧指令Ｖｕｒｅｆ、Ｖ相電圧指令Ｖｖｒｅｆ及びＷ相電圧指令Ｖｗｒｅｆに基づいて、ＰＷＭ駆動制御のためのＰＷＭ信号を生成する。このＰＷＭ信号は、駆動制御部３０に入力されて、駆動制御部３０の図示しないスイッチング素子の駆動制御に用いられる。
【0042】
なお、ＰＷＭ駆動制御部１０におけるトルク指令生成部１１、電流指令生成部１２、電圧指令生成部１３及びＰＷＭ信号生成部１４の各構成は、従来のＰＷＭ駆動制御において各信号を生成する構成と同様であるため、詳しい説明を省略する。
【0043】
矩形波駆動制御部２０は、制御装置１に入力される回転速度指令（入力指令）に基づいて矩形波信号を生成する。矩形波駆動制御部２０は、位相生成部２１と、矩形波信号生成部２２とを有する。
【0044】
位相生成部２１は、制御装置１に入力される回転速度指令に基づいて位相指令を生成する。矩形波信号生成部２２は、位相生成部２１で生成された位相指令に基づいて、矩形波信号を生成する。この矩形波信号は、駆動制御部３０に入力されて、駆動制御部３０の図示しないスイッチング素子の駆動制御に用いられる。
【0045】
なお、矩形波駆動制御部２０における位相生成部２１及び矩形波信号生成部２２の各構成は、従来の矩形波駆動制御において各信号を生成する構成と同様であるため、詳しい説明を省略する。
【0046】
駆動制御部３０は、ＰＷＭ駆動制御部１０で生成されたＰＷＭ信号、または、矩形波駆動制御部２０で生成された矩形波信号のいずれか一方を用いて、モータ２の駆動を制御する。具体的には、駆動制御部３０は、信号選択部３１と、インバータ部３２とを有する。
【0047】
信号選択部３１は、ＰＷＭ駆動制御部１０で生成されたＰＷＭ信号、または、矩形波駆動制御部２０で生成された矩形波信号のいずれか一方を、後述の信号切替判定部５０の判定結果に応じて選択する。詳しくは後述するが、信号選択部３１は、電圧指令生成部１３から出力された電圧指令振幅Ａｐｗｍ及び回転速度検出部４０で検出されたモータ２の回転速度Ｎｍｔｒに応じて、ＰＷＭ信号または矩形波信号の一方を選択し、制御信号として出力する。
【0048】
インバータ部３２は、信号選択部３１から出力された制御信号（ＰＷＭ信号または矩形波信号）に基づいて、モータ２の各相のコイル（図示省略）に電力を供給する。特に図示しないが、インバータ部３２は、複数のスイッチング素子を有する。インバータ部３２は、これらのスイッチング素子を信号選択部３１から出力された制御信号（ＰＷＭ信号または矩形波信号）に基づいて駆動制御することにより、モータ２の各相のコイルに対して、ＰＷＭ信号または矩形波信号に応じた電力を供給する。なお、インバータ部３２は、従来のインバータ装置と同様の構成を有するため、インバータ部３２の詳しい構成については説明を省略する。
【0049】
すなわち、駆動制御部３０は、ＰＷＭ信号を用いてモータ２の駆動を制御するＰＷＭ駆動制御と、矩形波信号を用いてモータ２の駆動を制御する矩形波駆動制御とを切り替え可能に構成されている。
【0050】
なお、本実施形態では、モータ２は、駆動制御部３０によって、停止状態から所定回転速度以上の高回転速度の領域まで急加速されるように制御される。駆動制御部３０は、モータ２が前記所定回転速度以上に達してから規定時間経過後に、インバータ部３２の複数のスイッチング素子をすべてＯＦＦ状態にすることにより、モータ２をフリーラン状態で減速させて、停止させる。
【0051】
回転速度検出部４０は、モータ２の図示しない回転子の回転位置を検出する位置センサ２ａから出力された位置信号に基づいて、モータ２の回転速度Ｎｍｔｒを検出する。
【0052】
信号切替判定部５０は、モータ２の駆動制御状態に応じて、回転速度検出部４０で検出された回転速度Ｎｍｔｒ及び電圧指令生成部１３から出力された電圧指令振幅Ａｐｗｍを用いて、駆動制御部３０がＰＷＭ信号または矩形波信号のいずれの信号を制御信号として用いてモータ２を駆動制御するかを判定する。すなわち、信号切替判定部５０は、駆動制御部３０にＰＷＭ駆動制御または矩形波駆動制御のいずれの駆動制御を行わせるかを判定する。なお、モータ２の駆動制御状態とは、モータ２がＰＷＭ駆動制御または矩形波駆動制御されている状態を意味する。
【0053】
信号切替判定部５０は、回転速度Ｎｍｔｒ及び電圧指令振幅Ａｐｗｍが、それぞれ設定された閾値以上の場合に、駆動制御部３０の信号選択部３１に矩形波信号を選択させる判定信号を出力し、それ以外の場合には、駆動制御部３０の信号選択部３１にＰＷＭ信号を選択させる判定信号を出力する。
【0054】
詳しくは、信号切替判定部５０は、駆動制御部３０がＰＷＭ駆動制御を行っている際に、回転速度Ｎｍｔｒが第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅ（回転速度閾値）よりも小さい場合、及び、回転速度Ｎｍｔｒが第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅ以上で且つ電圧指令振幅Ａｐｗｍが第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅ（電圧指令振幅閾値）よりも小さい場合には、駆動制御部３０にＰＷＭ駆動制御を継続させるように判定信号を出力する。また、信号切替判定部５０は、駆動制御部３０がＰＷＭ駆動制御を行っている際に、回転速度Ｎｍｔｒが第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅ以上で且つ電圧指令振幅Ａｐｗｍが第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅ以上の場合には、駆動制御部３０にＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御に切り替えさせるように判定信号を出力する。
【0055】
また、信号切替判定部５０は、駆動制御部３０が矩形波駆動制御を行っている際に、回転速度Ｎｍｔｒが第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍ（回転速度閾値）以上の場合には、駆動制御部３０に矩形波駆動制御を継続させるように判定信号を出力する。信号切替判定部５０は、駆動制御部３０が矩形波駆動制御を行っている際に、回転速度Ｎｍｔｒが第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍよりも小さい場合には、駆動制御部３０にＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御に切り替えさせるように判定信号を出力する。
【0056】
ここで、第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍは、モータ２及び駆動制御部３０に過電流が流れないように、矩形波駆動制御からＰＷＭ駆動制御に切り替える回転速度である。また、第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅは、第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍよりも大きい。
【0057】
第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅは、電圧利用率を考慮して、ＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御に切り替える電圧指令振幅値である。
【0058】
なお、信号切替判定部５０は、判定結果を図示しないメモリ等に記憶していて、その判定結果を用いて、現在のモータ２の駆動制御がＰＷＭ駆動制御であるか矩形波駆動制御であるかを判定する。
【0059】
（モータの駆動制御の切替）
次に、上述のような構成を有する制御装置１において、モータ２の駆動制御の切替動作について図２を用いて説明する。図２は、信号切替判定部５０によるモータ２の駆動制御の切替判定を示すフローである。
次に、上述のような構成を有する制御装置１において、モータ２の駆動制御の切替動作について図２を用いて説明する。図２は、信号切替判定部５０によるモータ２の駆動制御の切替判定を示すフローである。
【0060】
図２に示すフローがスタートすると（ＳＴＡＲＴ）、まずステップＳＡ１において、信号切替判定部５０は、回転速度検出部４０によって検出されたモータ２の回転速度Ｎｍｔｒを取得する。続くステップＳＡ２において、信号切替判定部５０は、電圧指令生成部１３から出力された電圧指令振幅Ａｐｗｍを取得する。
【0061】
その後、ステップＳＡ３で、信号切替判定部５０は、駆動制御部３０による駆動制御がＰＷＭ駆動制御であるかどうかを判定する。ステップＳＡ３において、駆動制御部３０による駆動制御がＰＷＭ駆動制御であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ４以降に進んで、モータ２の回転速度Ｎｍｔｒの判定を行う。
【0062】
一方、ステップＳＡ３において、駆動制御部３０による駆動制御がＰＷＭ駆動制御でないと判定された場合、すなわち駆動制御部３０による駆動制御が矩形波駆動制御であると判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ９以降に進んで、モータ２の回転速度Ｎｍｔｒの判定を行う。
【0063】
駆動制御部３０による駆動制御がＰＷＭ駆動制御の場合に進むステップＳＡ４では、モータ２の回転速度Ｎｍｔｒが第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅ以上であるかどうかを判定する。この第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅは、駆動制御部３０においてＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御に切り替え可能なモータ２の回転速度である。
【0064】
ステップＳＡ４において、回転速度Ｎｍｔｒが第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅ以上の場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ５以降に進んで、電圧指令振幅Ａｐｗｍの判定を行う。
【0065】
一方、ステップＳＡ４において、回転速度Ｎｍｔｒが第１回転速度閾値よりも小さい場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ６に進んで、信号切替判定部５０は、駆動制御部３０に対してＰＷＭ駆動制御を継続させる判定信号を出力する。
【0066】
回転速度Ｎｍｔｒが第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅ以上の場合に進むステップＳＡ５では、電圧指令振幅Ａｐｗｍが第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅ以上であるかどうかを判定する。この第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅは、電圧利用率を考慮して、ＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御に切り替える電圧指令振幅値である。
【0067】
ステップＳＡ５において、電圧指令振幅Ａｐｗｍが第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅ以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ７に進んで、信号切替判定部５０は、駆動制御部３０に対して矩形波駆動制御に切り替えるように判定信号を出力する。
【0068】
一方、ステップＳＡ５において、電圧指令振幅Ａｐｗｍが第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅよりも小さいと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ８に進んで、信号切替判定部５０は、駆動制御部３０にＰＷＭ駆動制御を継続させる判定信号を出力する。
【0069】
ステップＳＡ６からＳＡ８において、信号切替判定部５０が駆動制御部３０に判定信号を出力した後、このフローを終了する。
【0070】
上述のステップＳＡ３において駆動制御部３０による駆動制御が矩形波駆動制御であると判定された場合（ＮＯの場合）に進むステップＳＡ９では、モータ２の回転速度Ｎｍｔｒが第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍ以上であるかどうかを判定する。この第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍは、モータ２及び駆動制御部３０に過電流が流れないように、矩形波駆動制御からＰＷＭ駆動制御に切り替える回転速度である。
【0071】
ステップＳＡ９において、回転速度Ｎｍｔｒが第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍ以上の場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ１０に進んで、信号切替判定部５０は、駆動制御部３０に対して矩形波駆動制御を継続させる判定信号を出力する。
【0072】
一方、ステップＳＡ９において、回転速度Ｎｍｔｒが第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍよりも小さい場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ１１に進んで、信号切替判定部５０は、駆動制御部３０に対してＰＷＭ駆動制御に切り替えるように判定信号を出力する。
【0073】
このように、本実施形態では、信号切替判定部５０によって駆動制御部３０による駆動制御が矩形波駆動制御であると判定された場合（ステップＳＡ３においてＮＯの場合）には、回転速度Ｎｍｔｒのみを用いて、ＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御とを切り替える。これは、本実施形態のモータ２の運転パターンが、モータ２を停止させる際に、モータ２をフリーラン状態で減速させて、停止させる運転パターンであるからである。そのため、モータ２を矩形波駆動制御からＰＷＭ駆動制御に切り替える際に、ＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御に切り替える際のように電圧指令振幅を考慮する必要がなく、モータ２を停止後に再始動する際にモータ２をＰＷＭ駆動制御できるように駆動制御部３０が設定されていればよい。
【0074】
ステップＳＡ１０、ＳＡ１１において、信号切替判定部５０が駆動制御部３０に判定信号を出力した後、このフローを終了する（ＥＮＤ）。
【0075】
ここで、ステップＳＡ１が回転速度取得工程に対応し、ステップＳＡ２が電圧指令振幅取得工程に対応する。ステップＳＡ３からＳＡ５、ＳＡ９が、信号切替判定工程に対応し、ステップＳＡ６からＳＡ８、ＳＡ１０、ＳＡ１１が、駆動制御工程に対応する。
【0076】
本実施形態では、第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅは、第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍよりも大きい回転速度である。
【0077】
図３に、モータ２の回転速度と電圧指令振幅との関係において、上述の第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅ、第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍ及び第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅによって規定されるモータ２の駆動制御の領域を示す。
【0078】
図３に示すように、回転速度と電圧指令振幅との関係において、ＰＷＭ駆動制御を行うＰＷＭ駆動制御領域と矩形波駆動制御を行う矩形波駆動制御領域との間には、混在領域が存在する。この混在領域では、駆動制御部３０が切替判定部５０による判定時にＰＷＭ駆動制御を行っている際には、回転速度が第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅよりも小さい場合、または、回転速度が第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅ以上で且つ電圧指令振幅Ａｐｗｍが第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅよりも小さい場合に、ＰＷＭ駆動制御を継続する。
【0079】
一方、前記混在領域では、駆動制御部３０が切替判定部５０による判定時に矩形波駆動制御を行っている際には、回転速度が第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍ以上の場合に、矩形波駆動制御を継続する。
【0080】
このように、図３において、ＰＷＭ駆動制御領域と矩形波駆動制御領域との間には、混在領域が位置し、該混在領域では、駆動制御部３０が切替判定部５０による判定時にＰＷＭ駆動制御を行っているか矩形波駆動制御を行っているかによって、モータ２の駆動制御が異なる。
【0081】
これにより、ＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御とを切り替える際に、モータ２の回転速度及び電圧指令振幅の変動によって、ＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御とが頻繁に切り替わることを防止できる。よって、モータ２の駆動制御を安定して行うことができる。
【0082】
以上より、本実施形態では、モータ２の駆動制御をＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御とで切り替える際に、モータ２の回転速度Ｎｍｔｒ及びＰＷＭ駆動制御時の電圧指令振幅Ａｐｗｍを考慮することで、適切なタイミングでモータ２の駆動制御を切り替えることができる。これにより、モータ２に過電流が流れたり、モータ２の出力トルクの低下が生じたりすることを防止できる。
【0083】
また、モータ２の駆動制御をＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御に切り替える際の第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅを、モータ２の駆動制御を矩形波駆動制御からＰＷＭ駆動制御に切り替える際の第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍよりも大きくすることにより、モータ２の回転速度Ｎｍｔｒが変動した場合でも、モータ２の駆動制御が頻繁に切り替わることを防止できる。
【0084】
さらに、モータ２をフリーラン状態で減速させて、停止させる運転パターンにおいて、モータ２の駆動制御を矩形波駆動制御からＰＷＭ駆動制御に切り替える際に、ＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御に切り替える際のように電圧指令振幅の判定を行う必要がない。よって、モータ２の駆動制御を矩形波駆動制御からＰＷＭ駆動制御に切り替える際に、制御装置１の演算負荷を軽減することができる。
【0085】
［実施形態２］
図４に、実施形態２に係る制御装置において、信号切替判定部５０によるモータ２の駆動制御の切替判定のフローを示す。この実施形態では、制御装置の構成は実施形態１の制御装置１の構成と同様であり、モータ２の駆動制御の切替判定のフローが実施形態１のフローとは異なる。具体的には、信号切替判定部５０によるモータ２の駆動制御の切替判定フローのうち、矩形波駆動制御からＰＷＭ駆動制御に切り替える際のフローが、実施形態１のフローとは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１の構成とは異なる構成についてのみ説明する。
図４に、実施形態２に係る制御装置において、信号切替判定部５０によるモータ２の駆動制御の切替判定のフローを示す。この実施形態では、制御装置の構成は実施形態１の制御装置１の構成と同様であり、モータ２の駆動制御の切替判定のフローが実施形態１のフローとは異なる。具体的には、信号切替判定部５０によるモータ２の駆動制御の切替判定フローのうち、矩形波駆動制御からＰＷＭ駆動制御に切り替える際のフローが、実施形態１のフローとは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１の構成とは異なる構成についてのみ説明する。
【0086】
図４に示すフローがスタートする（ＳＴＡＲＴ）と、信号切替判定部５０は、モータ２の回転速度Ｎｍｔｒ及びＰＷＭ駆動制御時の電圧指令振幅Ａｐｗｍを取得した後（ステップＳＢ１、ＳＢ２）、モータ２の現在の駆動制御がＰＷＭ駆動制御であるか矩形波駆動制御であるかの判定を行う（ステップＳＢ３）。
【0087】
モータ２の駆動制御がＰＷＭ駆動制御の場合（ステップＳＢ３においてＹＥＳの場合）には、実施形態１のステップＳＡ４からＳＡ８と同様、モータ２の回転速度Ｎｍｔｒが第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅ以上で且つ電圧指令振幅Ａｐｗｍが第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅ以上の場合に、信号切替判定部５０は、モータ２の駆動制御をＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御に切り替えるように判定信号を出力する。モータ２の回転速度Ｎｍｔｒが第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅよりも小さい場合、または、電圧指令振幅Ａｐｗｍが第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅよりも小さい場合には、信号切替判定部５０は、モータ２の駆動制御としてＰＷＭ駆動制御を継続するように判定信号を出力する。
【0088】
信号切替判定部５０におけるステップＳＢ１からステップＳＢ８までの動作は、実施形態１のステップＳＡ１からＳＡ８までの動作と同様であるため、各ステップの動作の詳しい説明を省略する。
【0089】
モータの駆動制御が矩形波駆動制御の場合（ステップＳＢ３においてＮＯの場合）には、ステップＳＢ９に進んで、実施形態１のステップＳＡ９と同様に、モータ２の回転速度Ｎｍｔｒが第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍ（回転速度閾値）以上であるかどうかの判定を行う。
【0090】
ステップＳＢ９において、モータ２の回転速度Ｎｍｔｒが第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍ以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＢ１０以降に進んで、電圧指令振幅Ａｐｗｍが第２電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｐｗｍ以上であるかどうかを判定する。この第２電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｐｗｍは、駆動制御部３０において矩形波駆動制御からＰＷＭ駆動制御に切り替え可能な電圧指令振幅値である。
【0091】
一方、ステップＳＢ９において、モータ２の回転速度Ｎｍｔｒが第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍよりも小さいと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＢ１１に進んで、信号切替判定部５０は、駆動制御部３０に対してＰＷＭ駆動制御に切り替えるように判定信号を出力する。
【0092】
ステップＳＢ１０において、電圧指令振幅Ａｐｗｍが第２電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｐｗｍ以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＢ１２に進んで、信号切替判定部５０は、駆動制御部３０に対して矩形波駆動制御を継続するように判定信号を出力する。
【0093】
一方、ステップＳＢ１０において、電圧指令振幅Ａｐｗｍが第２電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｐｗｍよりも小さいと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＢ１３に進んで、信号切替判定部５０は、駆動制御部３０にＰＷＭ駆動制御に切り替えるように判定信号を出力する。
【0094】
ステップＳＢ１１からＳＢ１３において、信号切替判定部５０が駆動制御部３０に判定信号を出力した後、このフローを終了する（ＥＮＤ）。
【0095】
ここで、ステップＳＢ１が回転速度取得工程に対応し、ステップＳＢ２が電圧指令振幅取得工程に対応する。ステップＳＢ３からＳＢ５、ＳＢ９、ＳＢ１０が、信号切替判定工程に対応し、ステップＳＢ６からＳＢ８、ＳＢ１１からＳＢ１３が、駆動制御工程に対応する。
【0096】
本実施形態では、第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅは、第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍよりも大きい回転速度である。第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅは、第２電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｐｗｍよりも大きい電圧指令振幅値である。
【0097】
図５に、モータ２の回転速度と電圧指令振幅との関係において、上述の第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅ、第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍ、第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅ及び第２電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｐｗｍによって規定されるモータ２の駆動制御の領域を示す。
【0098】
図５に示すように、回転速度と電圧指令振幅との関係において、ＰＷＭ駆動制御を行うＰＷＭ駆動制御領域と矩形波駆動制御を行う矩形波駆動制御領域との間には、混在領域が存在する。この混在領域では、駆動制御部３０が切替判定部５０による判定時にＰＷＭ駆動制御を行っている際には、回転速度が第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅよりも小さい場合、または、回転速度が第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅ以上で且つ電圧指令振幅Ａｐｗｍが第１電圧指令振幅Ａｔｈｒ＿ｏｎｅよりも小さい場合に、ＰＷＭ駆動制御を継続する。
【0099】
一方、前記混在領域では、駆動制御部３０が切替判定部５０による判定時に矩形波駆動制御を行っている際には、回転速度が第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍ以上で且つ電圧指令振幅が第２電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｐｗｍ以上の場合に、矩形波駆動制御を継続する。
【0100】
このように、図５において、ＰＷＭ駆動制御領域と矩形波駆動制御領域との間には、混在領域が位置し、該混在領域では、駆動制御部３０が切替判定部５０による判定時にＰＷＭ駆動制御を行っているか矩形波駆動制御を行っているかによって、駆動制御が異なる。
【0101】
これにより、ＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御とを切り替える際に、モータ２の回転速度及び電圧指令振幅の変動によって、ＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御とが頻繁に切り替わることを防止できる。よって、モータ２の駆動制御を安定して行うことができる。
【0102】
以上より、本実施形態では、モータ２の駆動制御が矩形波駆動制御の場合、電圧指令振幅Ａｐｗｍが第２電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｐｗｍよりも小さい場合に、モータ２の駆動制御をＰＷＭ駆動制御に切り替える。これにより、モータ２の駆動制御が矩形波駆動制御の場合にも、電圧指令振幅Ａｐｗｍを考慮して、モータ２の駆動制御を切り替えることができる。よって、モータ２の駆動制御を、より適切なタイミングで行うことが可能になる。なお、本実施形態の構成は、モータ２の減速時もモータ２の駆動制御を行う場合に、特に有効である。
【0103】
また、モータ２の駆動制御をＰＷＭ駆動制御から矩形波駆動制御に切り替える際の第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅを、モータ２の駆動制御を矩形波駆動制御からＰＷＭ駆動制御に切り替える際の第２電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｐｗｍよりも大きくすることにより、電圧指令振幅Ａｐｗｍの値が変動した場合でも、モータ２の駆動制御が頻繁に切り替わることを防止できる。
【0104】
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【0105】
前記各実施形態では、モータ２の回転速度と電圧指令振幅との関係において、ＰＷＭ駆動制御領域と混在領域との境界、及び、矩形波駆動制御領域と混在領域との境界では、回転速度閾値及び電圧指令振幅閾値は、それぞれ一定である。しかしながら、回転速度閾値及び電圧指令振幅閾値は、それぞれ、変化する値であってもよい。
【0106】
図６に、実施形態２の場合において、モータ２の回転速度に応じて第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅ及び第２電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｐｗｍを変化させた場合のモータ２の駆動制御の領域を示す。この図６では、第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅ及び第２電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｐｗｍは、モータ２の回転速度が大きくなるほど、小さくなる。
【0107】
すなわち、図６の場合には、第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅ及び第２電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｐｗｍは、モータ２の回転速度が大きいほど値が小さくなるように設定されている。なお、第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅまたは第２電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｐｗｍのいずれか一方のみが、モータ２の回転速度が大きいほど値が小さくなるように設定されていてもよい。
【0108】
図７に、実施形態２の場合において、電圧指令振幅に応じてモータ２の第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅ及び第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍを変化させた場合のモータ２の駆動制御の領域を示す。この図７では、第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅ及び第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍは、電圧指令振幅が大きくなるほど、小さくなる。
【0109】
すなわち、図７の場合には、第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅ及び第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍは、電圧指令振幅が大きいほど値が小さくなるように設定されている。なお、第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅ及び第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍのいずれか一方のみが、電圧指令振幅が大きいほど値が小さくなるように設定されていてもよい。
【0110】
なお、回転速度閾値及び電圧指令振幅閾値を、それぞれ変化させてもよい。すなわち、第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅ及び第２電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｐｗｍは、モータ２の回転速度が大きくなるほど、小さくなり、且つ、第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅ及び第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍは、電圧指令振幅が大きくなるほど、小さくなってもよい。
【0111】
【0112】
前記実施形態１では、第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅは、第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍよりも大きい回転速度である。しかしながら、第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅは、第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍと同じ回転速度であってもよい。
【0113】
前記実施形態２では、第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅは、第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍよりも大きい回転速度であり、第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅは、第２電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅよりも大きい電圧指令振幅値である。しかしながら、第１回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｏｎｅは、第２回転速度閾値Ｎｔｈｒ＿ｐｗｍと同じ回転速度であってもよい。第１電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅは、第２電圧指令振幅閾値Ａｔｈｒ＿ｏｎｅと同じ電圧指令振幅値であってもよい。
【0114】
前記各実施形態では、３相交流モータ２の駆動を制御する制御装置１の構成について説明したが、この限りではなく、３相以外の複数相の交流モータ２の駆動を制御する制御装置に適用してもよい。すなわち、モータ２は、同期電動機であれば、どのような構成を有していてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0115】
本発明は、同期電動機の駆動制御をＰＷＭ駆動制御と矩形波駆動制御とで切り替え可能な制御装置に利用可能である。
【符号の説明】
【0116】
１ 制御装置
２ モータ（同期電動機）
１０ ＰＷＭ駆動制御部
１１ トルク指令生成部
１２ 電流指令生成部
１３ 電圧指令生成部
１４ ＰＷＭ信号生成部
２０ 矩形波駆動制御部
２１ 位相生成部
２２ 矩形波信号生成部
３０ 駆動制御部
３１ 信号選択部
３２ インバータ部
４０ 回転速度検出部
５０ 信号切替判定部
２ モータ（同期電動機）
１０ ＰＷＭ駆動制御部
１１ トルク指令生成部
１２ 電流指令生成部
１３ 電圧指令生成部
１４ ＰＷＭ信号生成部
２０ 矩形波駆動制御部
２１ 位相生成部
２２ 矩形波信号生成部
３０ 駆動制御部
３１ 信号選択部
３２ インバータ部
４０ 回転速度検出部
５０ 信号切替判定部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】