0069] 電力變換電路的開關元件不僅有通電時的損失（導通損失），還存在每次開關時 產生的損失（開關損失）。關于導通損失，對開關元件的特性的依賴性高。開關損失也依賴 于開關元件的特性，但是通過變更驅動信號的生成方法，可以減少損失。
[0070] 也就是說，電動機控制系統的消耗能量有時根據控制部2的結構而大幅變化。換 言之，通過鉆研控制部2的結構能夠達成系統的消耗能量的削減。
[0071] 因此，本發明的目的之一是提供一種即使在與電動機連接的負載具有與旋轉角度 位置對應地或周期性地變動的成分的情況下，也能夠實現系統的高效化的電動機控制裝 置，
[0072] 在本實施例中，壓縮機構部500的活塞501以直線運動的往復式為例進行說明，但 是作為壓縮機構的其他方式存在通過活塞旋轉來進行壓縮的旋轉式和由渦旋狀的回轉翼 構成的渦旋式等。雖然周期性的負載變動的特性根據各壓縮方式而不同，但是在每個壓縮 方式中都存在由壓縮工序引起的負載變動。不僅是壓縮機，就連驅動栗等產業設備的電動 機控制系統的負載也具有與旋轉角度位置對應地、周期性地變動的成分。這些負載轉矩變 動特性彼此不同，但是具有后述的單元的電動機控制裝置即使在壓縮機構不同的情況下也 能夠同樣地應用，在任意情況下都能夠達成本發明的目的。
[0073] 為了達成本發明的目的，提供一種電動機控制裝置，在與電動機連接的負載具有 與旋轉角度對應的位置依賴性或周期性的情況下，也能夠實現裝置的高效化。在本發明中， 通過具有將電力變換電路的通電方式切換成120度通電方式和180度通電方式的單元、和 檢測或推定機構部或電動機的負載的單元，來達成目的。
[0074] 〈通電方式（120度通電方式）的說明〉
[0075] 接下來，與通電方式一起，對用于使本發明中重要的電力變換電路5進行開關動 作的驅動信號的生成方法進行說明。
[0076] PffM信號生成器33根據通電方式切換指令來選擇120度通電方式或180度通電方 式，并且生成對應于輸入的電壓指令值的驅動信號。另外，對于通電方式切換指令和電壓指 令值的生成，在后面進行敘述。
[0077] 120度通電方式針對電力變換電路5的三相上下臂中的兩相使其進行開關動作。 即，設置不施加電壓的非通電相（開放相）。著眼于某一相時，由于通過電角對每180度的 相位中的120度的期間進行開關，因此稱為120度通電方式。根據施加于電動機的電壓的 波形，也被稱為方形波驅動。在通過120度通電方式驅動的電動機中流過梯形波狀的電流。
[0078] 即使在120度通電方式中，開關的方法也存在若干方式。例如，使用圖7所示的方 式中的任一種即可。圖7概念性地表示電角1個周期中的上下臂的驅動信號。圖中的Gp 表示上臂的驅動信號，Gn表示下臂的驅動信號。
[0079] 為了使向電動機施加的電壓變大，也存在使通電的相位增加到150度左右的方 法。在本發明中，也將該方式稱為120度通電。
[0080] 〈通電方式（180度通電方式）的說明〉
[0081] 180度通電方式基本使電力變換電路5的三相的上下臂全部進行開關動作。圖21 表示基于標準的三角波比較方式的驅動信號的生成方法。圖21示出了電角360度中的電 壓指令值和用于生成驅動信號的三角波載波信號。將兩者進行比較，根據大小關系生成如 圖中那樣的上臂的驅動信號Gp以及下臂的驅動信號Gn。
[0082] 180度通電方式在電角的一個周期中使上下臂都進行開關，因此稱為180度通電。 該方式由于對電動機施加正弦波上的電壓，因此也被稱為正弦波驅動。正弦波狀的電流流 經通過180度通電方式驅動的電動機。
[0083] 上下臂的開關元件可能因柵極驅動器電路23或開關元件自身的延遲引起短路， 因此，實際上施加上下臂雙方成為開關斷開的空載時間（dead time，數微秒~數十微秒左 右）而成為最終的驅動信號。但是，空載時間完全不影響本發明的目的和效果，因此在本實 施例中示出了理想的驅動信號。當然，作為附加了空載時間的結構也沒有問題。
[0084] 為了最大限度地利用電力變換電路5的直流電壓源20,也存在將電角60度的區 間、單個臂的開關元件維持為接通狀態的驅動信號生成方法。圖22是基于該方式的電壓指 令值與驅動信號的關系的示例。該方法中，由于一定區間驅動信號沒有變化，因此乍一看， 與120度通電的驅動信號相似，但是實際上施加到電動機上的電壓與正弦波狀近似，因此 也將該方式稱為180度通電。
[0085] 作為最大限度地利用電力變換電路5的直流電壓源20的其他方式，也存在對正弦 波狀的三相電壓指令值進行三次諧波加法運算，并以該三次諧波加法運算后的電壓指令為 基礎生成驅動信號的方法。另外，沒有對本方式的電壓指令值與驅動信號的關系進行圖示。 在該方法中基本上使三相全部進行開關動作。在本發明中也將該方式稱為180度通電。
[0086] 當很難只通過驅動信號來區別通電方式時，使驅動信號通過低通濾波器（low pass filter)，由此能夠容易地區別180度通電方式與120度通電方式。
[0087] 〈通電方式切換方法的說明〉
[0088] 接下來，對切換180度通電方式與120度通電方式的單元進行說明。關于驅動信號 的生成，分別為了 180度通電方式和120度通電方式，可以獨立地具有電壓指令運算單元或 PffM信號生成單元，但是在本發明中，以實現兩個通電方式的順暢的切換和簡化結構要素為 目的，具有共用的電壓指令運算單元和PWM信號生成單元。
[0089] 圖8表示PffM信號生成器33的結構例。PffM信號生成器33輸入通電方式切換指 令信號、電壓指令值以及相位指令值，并輸出驅動信號。關于電壓指令運算單元在后面進行 敘述，但是將dq軸的電壓指令值輸入到PffM信號生成器33中。
[0090] dq/3 Φ變換器4與旋轉角度位置（相位）對應地將d軸以及q軸電壓指令值（Vd* 以及Vq*)坐標變換成三相電壓指令值（Vu*、Vv*、Vw*)。在本發明中，通過180度通電方式 和120度通電方式來變更dq/3 Φ變換器4所使用時的旋轉角度位置（相位），從而實現通 電方式的切換。
[0091] 圖9表示模式判定器58的結構例。模式判定器58按照通電方式切換信號，在選 擇180度通電方式時直接輸出所輸入的旋轉角度位置（相位），并且輸出通電模式0。另一 方面，在選擇120度通電方式時，通過相位通電模式變換器如圖25所示在電氣為30度、90 度、150度、210度、270度六個時刻來改變相位（通電模式），并且通過通電模式相位變換器 54如圖24所示與通電模式對應地輸出相位。即，在120度通電方式下，將dq/3?變換器4 所使用的相位固定為六種。
[0092] 這樣，圖26表示通過180度通電方式和120度通電方式變更了 dq/3?變換器4 所使用時的旋轉角度位置（相位）的情況下的三相電壓指令值（Vu*、Vv*、Vw*)的示例。
[0093] 選擇180度通電方式時，由于直接將輸入到模式判定器58中的旋轉角度位置（相 位）輸出，因此成為在圖26中通過點線所示的正弦波狀的電壓指令值。另一方面，選擇120 度通電方式時，固定為每60度的6種相位，其結果成為實線以及虛線所示的方形波上的電 壓指令值。將這些輸入到PWM定時器46中。
[0094] PffM定時器46將各相的電壓指令值與用于生成驅動信號的三角波載波信號進行 比較，通過大小關系來生成上下臂的驅動信號。
[0095] 選擇120度通電方式時，即通電模式為0以外時，與該通電模式對應地，如圖26的 虛線所示，使非通電相（中間相）的上下臂的驅動信號設成斷開或非激活后輸出。
[0096] 由此，即使是具有共用的電壓指令運算單元和PffM信號生成單元的結構，也能夠 通過通電方式切換信號來自由地選擇180度通電方式和120度通電方式，能夠實現順暢的 切換，并且也能夠達成結構要素的簡化。
[0097] 〈對電壓指令值的生成的說明〉
[0098] 接下來，對電壓指令值的生成進行說明。為了決定施加到電動機6上的電壓需要 考慮電壓的大小、電壓的波形、電壓相對于電動機6的轉子位置的相位這三點。以下，對控 制部的結構例和決定方法一起進行說明。首先，作為其前提從坐標系進行說明。
[0099] 〈電動機、坐標軸的定義的說明〉
[0100] 如上所述，本實施例是使用了轉子具有永久磁鐵的永久磁鐵同步電動機作為電動 機6的示例。因此，對使控制軸的位置與轉子的位置為基本同步進行說明。另外，實際上在 加減速時或負載變動時的過渡狀態下，有時控制軸的位置和轉子的位置會發生偏差（軸誤 差）。在發生軸誤差的情況下，有時電動機實際產生的轉矩減少，或發生電流畸變或暴漲。
[0101] 通過從流經電動機的電流以及電動機施加電壓輸出電動機的推定位置的無位置 傳感器控制而得到轉子的旋轉角度位置信息。此時，將轉子的主磁通方向的位置設為d軸， 定義出由從d軸向旋轉方向電行進90度（電角90度）的q軸構成的d-q軸（旋轉坐標 系）。轉子的旋轉角度位置9d表示d軸的相位。與此相對地，將控制方面的虛擬轉子位 置設為dc軸，并定義出由從此向旋轉方向電行進90度的qc軸構成的dc-qc軸（旋轉坐標 系）。在本實施例中，以在作為該旋轉坐標系的控制軸上控制電壓或電流為基本，但是也能 夠單純地調整電壓的振幅和相位來控制電動機。圖2表示這些坐標軸的關系。另外，在以 后的說明中，將d-q軸稱為實軸，將dc-qc軸稱為控制軸，將實軸與控制軸的偏差即誤差角 稱為軸誤差Δ θ C0
[0102] 圖3表示作為固定坐標系的三相軸與控制軸之間的關系。以U相為基準而定義為 dc軸的旋轉角度位置（推定磁極位置）Θ dc。dc軸向圖中的圓弧狀的箭頭方向（逆時針方 向）旋轉。因此，通過對旋轉頻率（后面所示的反相器頻率指令值ω?)進行積分，從而獲 得推定磁極位置Θ dc。
[0103] 〈控制部的說明〉
[0104] 控制部2由以下部分構成：位置速度推定單元41，其輸入流過電動機6的交流電 流或流經電力變換電路的直流