側的電流，并輸出轉子的推定旋轉角度位置以及推定旋轉速 度；通電方式切換單元32,其輸出用于切換通電方式的通電方式切換指令信號；PffM信號生 成器33,其輸入通電方式切換指令信號和電壓指令值，并輸出驅動信號；以及電壓指令值 運算單元34,其對電壓指令值進行運算。
[0105] 控制部2大部分由微機（微型計算機）和DSP等半導體集成電路（運算控制單 元）構成，通過軟件等來實現。
[0106] 〈電流檢測單元的說明〉
[0107] 在位置速度推定單元41使用流經電動機6的電流時，使用電流檢測單元7來對流 經電動機6或電力變換電路5的三相交流電流內的、流經U相和W相的電流進行檢測。圖4 表示電流檢測單元的結構例。例如，能夠通過CT(Current Transformer，變流器）等構成。 在采用該結構時，存在如下優點：不論電力變換電路5的開關狀態，能夠在任意時刻檢測電 流。
[0108] 另外，即使檢測出所有相的交流電流也沒有關系，依據基爾霍夫定律，如果能夠檢 測出三相中的兩相，則能夠從檢測出的兩相計算出另一相。
[0109] 作為對流經電動機6或電力變換電路5的交流電流進行檢測的其他方式，例如存 在從流經附加在電力變換電路5的直流側的分流電阻25的直流電流，檢測出電力變換電路 5的交流側的電流的單分流電流檢測方式。該方式利用了如下內容：通過構成電力變換電 流5的開關元件的通電狀態，使與電力變換電路5的各相交流電流同等的電流流經分流電 阻25。由于流經分流電阻25的電流時間性地變化，因此需要以驅動信號變化的時刻為基準 在適當的時刻進行電流檢測。雖然沒有圖示，但是電流檢測單元12使用單分流電流檢測方 式也沒有問題。
[0110] 〈電壓指令生成方法的示例的說明〉
[0111] 為了以180度通電來驅動電動機6,如上所述優選通過dc-qc軸（旋轉坐標系）來 進行控制。為了在旋轉坐標系上進行控制需要從三相交流軸變換坐標，但是具有在旋轉坐 標上能夠將電壓和電流作為直流量處理的優點。
[0112] 因此，使用推定磁極位置Θ dc，將電流檢測單元7檢測出的三相交流軸的電動機 電流檢測值122坐標變換為dc-qc軸，并獲得d軸以及q軸的電流檢測值（Idc以及Iqc)。 同樣地，使用推定磁極位置Θ dc，將后述的由電壓指令值生成器3生成的dc-qc軸上的電壓 指令值坐標變換為三相交流電壓指令值。
[0113] 接下來，對位置速度推定單元41的動作進行說明。圖15是位置速度推定單元41 的結構例。位置速度推定單元41主要由軸誤差運算器10、PLL控制器13以及積分器15等 構成。
[0114] 本實施例的位置速度推定單元41以軸誤差Λ Θ c的運算值為基礎。軸誤差運算 器10輸入控制軸上的電流檢測值（Idc以及Iqc)和后述的電壓指令值（Vd*以及Vq*)，通 過如下數學式輸出實軸與控制軸的軸誤差Λ Θ c。
[0115] 【數學式1】
[0116]
[0117] PLL控制器13以軸誤差Λ Θ c成為軸誤差指令值Λ θ*(通常是〇)的方式輸出反 相器頻率指令值ω?。通過減法器17a求出軸誤差指令值Λ Θ*與軸誤差Λ Θ c的差，通過 乘法器18a在該差上乘以比例增益Kp_pll進行比例控制得到運算結果，通過乘法器18b在 該差上乘以積分增益Ki_pll并通過積分器15b對其進行積分進行積分控制得到運算結果， 將該兩個運算結果通過加法器16a進行相加，輸出反相器頻率指令值ω 1。
[0118] 在穩定狀態下，從軸誤差Λ Θ C為零這一點，在永久磁鐵同步電動機中控制軸的 位置與轉子的位置基本同步這一點，反相器頻率指令值ω?相當于電動機的速度。即，也被 稱為速度推定值。
[0119] 轉子的旋轉角度位置Θ d(電角相位）通過對速度進行積分而獲得。因此，積分器 15a的輸出為旋轉角度位置Θ d。
[0120] 接下來，對電壓指令值運算單元34的動作進行說明。圖14是電壓指令值運算單 元34的結構例。電壓指令值運算單元34例如由速度控制器14、電流控制器12、通電方式 切換開關59、電壓指令值生成器3、以及d q/3?變換器4等構成。
[0121] 電壓指令值生成器3將從后述的速度控制器14或電流控制器12獲得的d軸以及 q軸電流指令值（Id*以及Iq*)和旋轉角度指令值ω *或后述的反相器頻率指令值ω 1輸 入到電壓指令值生成器3,以下述數學式那樣進行矢量運算，獲得d軸電壓指令值Vd*和q 軸電壓指令值Vq*。
[0122] 【數學式2】
[0123] Vd* = RX Id**+ω I X LqX Iq**
[0124] Vq* = RX Iq**+co I XLqX Iq**+co I XKe
[0125] 其中，R是電動機6的繞組電阻值，Ld是d軸的電感，Lq是q軸的電感，Ke是感應 電壓常數。
[0126] 如上所述，驅動電動機的控制一般稱為矢量控制，將流經電動機的電流分離成界 磁成分和轉矩成分來進行運算，對電壓的相位和大小進行控制使得電動機電流相位成為預 定的相位。矢量控制的結構存在若干方式，例如存在日本特開2005-39912號公報所記載的 結構。例如使用該結構而成為圖14的結構。
[0127] 本實施例的電動機6為非突極型的永久磁鐵電動機。即，d軸與q軸的電感值相 同。也就是說，沒有考慮因 d軸與q軸的電感的差發生的阻磁轉矩。因此，電動機6的產生 轉矩與流經q軸的電流成比例。因此，在本實施例中，將d軸電流指令值Id*設定為零。另 外，在突極型電動機（d軸與q軸的電感值不同的電動機）的情況下，除了基于q軸電流的 轉矩之外，產生由d軸與q軸的電感的差引起的磁阻轉矩。因此，通過考慮磁阻轉矩來設定 d軸電流指令值Id*，從而能夠以更小的q軸電流產生相同的轉矩。該情況下，可獲得效率 提升的效果。
[0128] 〈速度控制器的說明〉
[0129] q軸電流指令值也可以從上位控制系統等中獲得，但是為了使對速度指令值的跟 隨性優良，圖14示出了使用速度控制器來獲得q軸電流指令值的結構。
[0130] 圖16表示速度控制器14的結構例。通過減法器17b求出頻率指令值ω*與反相 器頻率指令值ω 1的差，通過乘法器18c在該差上乘以比例增益Kp_asr后進行比例控制得 到運算結果，通過乘法器18b在該差上乘以積分增益Ki_asr并通過積分器15c對其進行積 分進行積分控制得到運算結果，將該兩個運算結果通過加法器16b進行相加，輸出q軸電流 指令值Iq*。
[0131] 〈電流控制器的說明〉
[0132] 圖17是電流控制器的結構例。為了提高對d軸以及q軸電流指令值的跟隨性，進 行電流控制。分別通過減法器（17c和17d)求出d軸和q軸電流值（Id*和Iq*)與d軸 和q軸電流檢測值之差，通過乘法器（18e和18f)在該差上乘以比例增益（Kp_dacr和Kp_ qdacr)后進行比例控制得到運算結果，通過乘法器（18g和18h)在該差上乘以積分增益 (Ki_dacr和Ki_qacr)并通過積分器（15d和15e)對其進行積分進行積分控制得到運算結 果，將這些運算結果通過加法器（16c和16d)進行相加，輸出第二d軸和q軸電流指令值 (Id** 以及 Iq**)。
[0133] 通常，相比于反相器頻率指令值ω 1，從上位控制系統等提供的頻率指令值ω*變 化的周期非常長，因此在電動機旋轉一圈的期間也可以視為恒定值。因此，通過速度控制 器，電動機以大致恒定頻率進行旋轉。此時，通過對反相器頻率指令值ω 1進行積分而獲得 的推定磁極位置9dc大致均一地增加。
[0134] 以上是電壓指令值運算單元34的基本動作。
[0135] 〈旋轉一圈中的通電方式切換的說明〉
[0136] 接下來，對通電方式切換信號的制作方法進行說明。
[0137] 如上所述，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。特別是著眼于電力變換電路的開關損失，根據負載特性切換通電方式。
[0138] 也可以檢測負載，與預定值進行比較，生成通電方式切換信號，但是由于難以檢測 負載的情況較多，因此對間接檢測或推定負載的方式進行說明。
[0139] 第一方式例是將負載視為電動機的產生轉矩的方式。電動機的產生轉矩與電動機 的電流振幅或q軸電流成比例。因此，如圖10所示，根據電動機的電流振幅或q軸電流來 使通電方式切換信號發生變化。在圖10的示例中示出了在通電方式切換信號為〇時選擇 180度通電方式，在通電方式切換信號為1時選擇120度通電方式。也就是說，在輸入的電 流比預定值小時，以120度通電方式來進行驅動。例如，負載具有圖6所示的位置依賴性， 在此時的圖11上部所示的q軸電流流動的情況下，通過通電方式切換單元32如圖11下部 所示那樣使通電方式切換信號變化。通過以這樣的方式進行動作，能夠在負載較輕的期間 以120度通電方式來進行驅動，能夠降低開關損失，由此實現系統的高效化。
[0140] 第二方式例是從速度變動選擇通電方式的方式。在將速度控制器組裝到控制部 時，以速度成為恒定的方式來調整電壓指令值以及反相器頻率指令值ω?。也就是說，能夠 從這些周期性變化推定出負載。因此，如圖12所示，輸入速度檢測值或速度推定值（反相 器頻率指令值ω 1)，以旋轉一圈或預定時間的平均速度為基準，使通電方式切換信號發生 變化。在圖12的示例中示出了在比平均速度高的期間選擇120度通電方式，在其他期間選 擇180度通電方式的示例。
[0141] 在速度控制器的響應頻率為無限大且能夠產生與負載變動完全一致的電動機轉 矩時，速度變動為零，但是現實中可設定速度控制的響應頻率是存在限制的，會產生速度變 動。因此，從速度變動選擇通電方式的方式是有效的，通過這樣進行動作，能夠在負載較輕 的期間以120度通電方式來進行驅動，能夠降低開關損失，能夠實現系統的高效化。
[0142] 第三方式例是從電壓指令值的變動選擇