CN103580574A - 电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机控制装置，具备：驱动电动机的逆变器装置；决定输出频率和指令输出电压来驱动上述逆变器装置的矢量控制器；决定转矩指令值的速度控制器；电流指令运算器；以及转动惯量推定器，在反复进行速度指令值的变化的状态下，求出与上述电动机的转子连接的负载装置的负载转矩推定值，基于从上述电动机所输出的转矩值减去上述负载转矩推定值而得的加减速转矩输出值和将上述速度推定值的每单位时间的变化量乘以转动惯量推定值而得的加减速转矩推定值之间的偏差，推定组合了上述电动机的转子的转动惯量和上述负载装置的转动惯量的转动惯量，上述速度控制器能够基于由上述转动惯量推定器推定出的转动惯量推定值来调节控制常数。

Description

电动机控制装置

技术领域

本发明的实施方式涉及电动机控制装置。

背景技术

感应电动机容易控制，使用商用电源也可以进行驱动。因此，感应电动机作为工业设备等的电动机常年来被广泛使用。作为感应电动机的控制方法，一直以来广泛使用输出与频率成比例的输出电压的V/f恒定控制。其后，为了对应于低速区域的特性改善、转矩控制的应用等的要求，无传感器矢量控制得以普及(日本特许第3702188号)。

另一方面，永磁铁同步电动机具有没有无负载电流、没有次级侧铜损等特性，比感应电动机的效率高。像埋入型永磁铁同步电动机那样具有显极性的电动机通过利用磁阻转矩，能够以更高的效率进行控制。对于该永磁铁同步电动机，无传感器矢量控制也得以普及。

无传感器矢量控制方式的结构一般以具有速度传感器、磁极位置传感器等的带传感器的矢量控制方式的结构为基础，代替传感器信号而使用速度的推定值或磁极位置的推定值的结构较多。在这种情况下，为了控制电动机的旋转速度，具有速度控制器的控制方式较多。速度控制器一般由比例控制器和积分控制器组合而成。为了使这些PI控制的控制常数最佳化，需要负载装置的转动惯量的值。

在速度控制器的控制常数不是最佳的情况下，例如在转动惯量的设定值比实际的负载装置的转动惯量小的情况下，在较短时间内进行加速、减速时，旋转速度中产生过冲、下冲。在其程度过度的情况下，会产生过电压异常或者在减速停止时产生临时逆转等现象。其结果是会发生不满足电动机控制装置的规格的情况。

为了避免这种现象，需要使速度控制器的控制常数最佳化。但是，即使想要计测负载装置的转动惯量，也存在无法从外部确认旋转部的整体的情况。另外，即使想要获得负载装置的设计书等来计算转动惯量，无法获得设计书等的情况也很多。

因此，希望通过电动机控制装置来推定负载装置的转动惯量，使速度控制器的控制常数最佳化。但是，为了驱动负载装置，需要在电动机的转子轴上产生用于抵抗伴随着负载装置的旋转而产生的负载转矩的转矩。因此，能够在完全无负载状态下进行转动惯量的调节的情况是非常罕见的。通常不得不在施加某种负载转矩的状态下，准确地进行转动惯量的推定。

发明内容

因此，提供一种电动机控制装置，即使在负载装置中产生负载转矩的情况下也能够准确地推定转动惯量。

实施方式的电动机控制装置具备以下的构成要素。

·驱动电动机的逆变器装置；

·矢量控制器，将上述电动机的检测电流转换到与输出频率同步的同步坐标轴上，在该同步坐标轴上推定上述电动机的转子的旋转速度来决定输出频率，并以使电流指令值和电流检测值一致的方式决定指令输出电压，将该指令输出电压转换到静止坐标轴上，驱动上述逆变器装置；

·速度控制器，以使速度指令值和由上述矢量控制器所推定的速度推定值一致的方式决定转矩指令值；

·电流指令运算器，基于上述转矩指令值计算上述电流指令值，并输入到上述矢量控制器；以及

·转动惯量推定器，在以如下方式反复进行上述速度指令值的变化的状态下，求出与上述电动机的转子连接的负载装置的负载转矩推定值，基于从上述电动机所输出的转矩值减去上述负载转矩推定值而得的加减速转矩输出值和将上述速度推定值的每单位时间的变化量乘以转动惯量推定值而得的加减速转矩推定值之间的偏差，推定组合了上述电动机的转子的转动惯量和上述负载装置的转动惯量的转动惯量，其中上述方式是指，从上述电动机通过额定旋转速度以下的速度指令值进行驱动的状态，使上述速度指令值向增减方向中的第一方向变化预定的速度范围，在经过了上述电动机的旋转速度稳定的时间后，使上述速度指令值向与上述第一方向相反的第二方向变化上述速度范围，在经过了上述电动机的旋转速度稳定的时间后，再次使上述速度指令值向上述第一方向变化，

在此，上述速度控制器构成为能够基于由上述转动惯量推定器推定出的转动惯量推定值来调节控制常数。

附图说明

图1是表示第一实施方式的电动机控制装置的结构框图。

图2是转动惯量推定部的结构框图。

图3是滤波器和速度控制部的结构框图。

图4是表示速度控制系统的模型的图。

图5是选择了转动惯量和控制增益的调节功能时的波形图。

图6是表示第二实施方式的电动机控制装置的结构框图。

图7是转动惯量推定部的结构框图。

图8是选择了表示第三实施方式的转动惯量和控制增益的调节功能时的波形图。

图9是表示第四实施方式的转动惯量推定部的结构框图。

图10是选择了表示第五实施方式的转动惯量和控制增益的调节功能时的波形图。

具体实施方式

在各实施方式中，对于实质上相同的部分标以相同标号并省略说明。

(第一实施方式)

下面，参照图1～图5说明第一实施方式。图1所示的装置是不具有速度传感器和位置传感器，能够无传感器地驱动电动机2的电动机控制装置1。电动机2是三相感应电动机或三相永磁铁同步电动机。在电动机2的转子轴上经由传递机构连接负载装置3。

电压型PWM逆变器4是基于所输入的电压指令值Vu、Vv、Vw，对电动机2输出具有PWM波形的交流电压的逆变器装置。电流检测器5由霍尔元件等构成，至少检测两相的电动机电流。控制部由微型计算机构成，输入速度指令值ωref和电流检测值，输出电压指令值Vu、Vv、Vw。

如图1所示，控制部基于控制程序而执行的处理可以表示为速度指令生成部6、滤波器7、减法器8、速度控制部9、电流指令运算部10、矢量控制部11以及转动惯量推定部12的各功能框。速度指令生成部6根据操作部(未图示)的设定状态、来自外部的输入信号、运转模式(控制模式、调节模式)等而生成速度指令值ωref。滤波器7如图3、图4所示是一阶滞后元件。减法器8从滤波器7所输出的速度指令值ωref减去速度推定值ωest，而输出速度偏差Δω。

速度控制部9基于由转动惯量推定部12推定出的转动惯量设定误差率推定值Jrate_est(以下称为误差率推定值Jrate_est)，能够调节PI补偿器的控制常数。该速度控制部9以使速度偏差Δω成为零的方式决定转矩指令值Tref。电流指令运算部10基于转矩指令值Tref计算D轴电流指令值Idref和Q轴电流指令值Iqref，并将其输入到矢量控制部11。

矢量控制部11输入电流检测器5的电流检测值、D轴电流指令值Idref以及Q轴电流指令值Iqref，输出电压指令值Vu、Vv、Vw和速度推定值ωest。具体来说，矢量控制部11由以下的功能框构成。

坐标转换器13输入将输出频率积分而得到的磁通的推定相位角θest，对电流检测值执行三相-两相转换以及旋转坐标转换，计算在控制部内使用的同步坐标轴上的D轴电流Id和Q轴电流Iq。减法器14从D轴电流指令值Idref减去D轴电流检测值Id，求出D轴电流偏差ΔId。减法器15从Q轴电流指令值Iqref减去Q轴电流检测值Iq，求出Q轴电流偏差ΔIq。

电流控制部16以使这些电流偏差ΔId、ΔIq成为零的方式进行PI运算，生成输出电压校正值。Vcomp是电流控制的D轴和Q轴的积分项。加法器17、18分别在后述的D轴电压Vdc、Q轴电压Vqc上加上电流控制部16所输出的D轴电压校正值、Q轴电压校正值，生成D轴电压指令值Vdref、Q轴电压指令值Vqref。坐标转换器19将同步坐标轴上生成的电压指令值Vdref、Vqref转换到三相静止坐标轴上。

无传感器控制部20在同步坐标轴上基于上述电流控制的D轴积分项和Q轴积分项，推定运算电动机2的转子的旋转速度。并且，将该速度推定值ωest积分，求出作为磁通的相位信息的推定相位角θest。进而，无传感器控制部20输入D轴电流指令值Idref和Q轴电流指令值Iqref，计算作为前馈项的D轴电压Vdc和Q轴电压Vqc。

为了使速度控制部9的控制增益(控制常数)最佳化，转动惯量推定部12推定组合了电动机2的转子的转动惯量和负载装置3的转动惯量的转动惯量J。在负载装置3中设置有齿轮机构的情况下，负载装置3的转动惯量是换算到转子轴的值。

在速度控制部9和转动惯量推定部12中预先设定有电动机控制装置1作为驱动对象的标准的电动机2的转子的转动惯量Jset。转动惯量推定部12如(1)式所示，计算并输出推定的转动惯量J和预先设定的转动惯量Jset的比率亦即误差率推定值Jrate_est。由于转动惯量设定值Jset是既定值，因此转动惯量推定部12实质上推定转动惯量J。

Jrate_est=J/Jset···(1)

图2使用功能框表示转动惯量推定部12运算误差率推定值Jrate_est的具体处理。转动惯量推定部12具备负载转矩推定部21，所述负载转矩推定部21推定负载装置3的转矩，并输出负载转矩推定值TL_est。该负载转矩推定部21将以下的值作为负载转矩推定值TL_est：将转矩指令值Tref平均化了的值、将基于D轴电流检测值Id和Q轴电流检测值Iq计算出的转矩推定值Test平均化了的值、或者如第五实施方式中所说明的那样从负载装置3的粘性摩擦和库伦摩擦所推定的转矩值。

转动惯量推定部12将由速度控制部9决定的转矩指令值Tref作为电动机2输出的转矩值使用。减法器22从由速度控制部9决定的转矩指令值Tref减去负载转矩推定值TL_est而求出加减速转矩输出值TA。加减速转矩输出值TA是对加减速起作用的转矩。

微分器23用上次的控制周期和本次的控制周期的速度推定值ωest的差分除以离散数据系统的控制周期Ts，从而计算速度微分值αest。速度微分值αest是速度推定值ωest的每单位时间的变化量。乘法器24将该速度推定值ωest的微分值αest乘以如下推定的转动惯量J(=Jset×Jrate_est)，求出加减速转矩推定值TB。加减速转矩推定值TB是对加减速起作用的转矩的推定值。

转动惯量推定部12将加减速转矩输出值TA作为规范模型，将加减速转矩推定值TB作为自适应模型，基于上述加减速转矩输出值TA和加减速转矩推定值TB的差，收敛计算在自适应模型内使用的误差率推定值Jrate_est。即，减法器25从加减速转矩输出值TA减去加减速转矩推定值TB而求出加减速转矩差分ΔT。误差率推定部26用加减速转矩差分ΔT除以转动惯量设定值Jset，并乘以由倒数器27得到的1/αest(即除以αest)，得到量纲为1的值。其后，误差率推定部26通过乘以Ts/Tc(Tc是积分时间常数)进行积分运算，得到误差率推定值Jrate_est。

接着，参照图3、图4对速度控制部9的控制增益的设定进行说明。如上所述，电流控制部16以使电流指令值Idref、Iqref和电流检测值Id、Iq一致的方式进行控制。一般将电流控制部16的截止频率设定为足够高于速度控制部9的截止频率。由此，能够处理成使转矩指令值Tref和实际转矩T一致，可以认为速度控制系统的模型如图4所示。若使电动机2的实际旋转速度为ωr，速度控制系统的传递函数为式(2)。

$\frac{{\mathrm{\ω}}_r}{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ref}}}=\frac{(1-K_{\mathrm{FIL}})\frac{K_P}{K_I}s+1}{\frac{J}{K_I}{s}^2+\frac{K_P}{K_I}s+1}...\left(2\right)$

在此，将KFIL设定为1以便能够将速度控制系统作为一般的二次系统来处理时，速度控制系统的传递函数变为式(3)。传递函数的分子变为1。

$\frac{\mathrm{\ωr}}{\mathrm{\ωref}}=\frac{1}{\frac{J}{K_I}{s}^2+\frac{K_P}{K_I}s+1}=\frac{1}{\frac{1}{{\mathrm{\ω}}^2}{s}^2+\frac{2\mathrm{\ξ}}{\mathrm{\ω}}s+1}\·\·\·\left(3\right)$

通过将衰减系数设为ζ，将固有角频率设为ω，将比例增益KP以及积分增益KI如式(4)及式(5)进行设定，从而可以将速度控制系统作为一般的二阶系统的响应而容易预测地进行处理。

KP=2ζωJ           ···(4)

KI=ω²J      ···(5)

如果改写式(1)，则组合了电动机2的转子的转动惯量和负载装置3的转动惯量的所有转动惯量J能够利用预先设定的转动惯量Jset和推定的误差率推定值Jrate_est如式(6)所示地表示。

J=JsetJrate_est     ···(6)

根据式(4)至式(6)，若如式(7)、式(8)所示地对设定于速度控制部9的控制增益KP、KI进行调节，则能够实现最佳化。众所周知，若使衰减系数ζ为1，则成为临界衰减。

KP=2ζωJsetJrate_est     ···(7)

KI=ω²JsetJrate_est     ···(8)

因此，如图3所示，通过将由转动惯量推定部12得到的误差率推定值Jrate_est乘以设定于速度控制部9的转动惯量Jset，能够使速度控制部9的控制增益(KP+KI/s)最佳化。

图5表示选择转动惯量以及控制增益的调节功能时的速度指令值ωref、速度推定值ωest、转矩指令值Tref的变化波形。在直至转动惯量以及控制增益的调节结束为止的期间内，为了产生加速度，速度指令生成部6使速度指令值ωref如下进行变化。

即，速度指令生成部6首先将电动机2加速至设定为额定旋转速度以下的预定速度指令值，转换到稳定运转。之后，在时刻t1，使速度指令值ωref向增加的方向(第一方向)变化预定的速度范围ωa的量。然后，在经过了电动机2的速度推定值ωest稳定的时间后的时刻t2，使速度指令值ωref相反地向减少的方向(第二方向)变化速度范围ωa。在经过了电动机2的速度推定值ωest稳定的时间后的时刻t3，再次使速度指令值ωref向增加的方向(第一方向)变化速度范围ωa。在此之后，速度指令生成部6反复进行这样的速度指令值ωref的变化(时刻t4、t5、……)。

转动惯量推定部12在速度指令值ωref这样变化的状态下，执行误差率推定值Jrate_est的计算(即转动惯量J的推定)以及速度控制部9的控制增益的最佳化。通过这样反复产生加速度，易于获得转动惯量的设定误差信息。

该收敛计算例如在经过了预定的调节时间的时刻结束。预先设定的转动惯量Jset比组合了电动机2的转动惯量和负载装置3的转动惯量的转动惯量小的情况较多。在该情况下，向增加的方向调节误差率推定值Jrate_est。伴随着该调节，速度推定值ωest的过冲量以及下冲量减少。因此，也可以将速度推定值ωest的过冲量以及下冲量降低到预定值以下的情况作为收敛计算的结束条件。

如以上说明的那样，本实施方式的电动机控制装置1以使加减速转矩输出值TA和加减速转矩推定值TB的偏差收敛为零的方式推定误差率推定值Jrate_est(即转动惯量J)，其中，加减速转矩输出值TA是从转矩指令值Tref减去负载转矩推定值TL_est而得到的，加减速转矩推定值TB是用速度推定值ωest的微分值αest乘以转动惯量推定值J而得到的。根据该推定方法，即使在负载装置3中产生转矩也能够准确地推定转动惯量。另外，由于不需要使负载装置3反转，因此在禁止反转的情况下也可以应用。

速度控制部9基于转动惯量推定值J调节控制常数来进行最佳化。由此，使速度指令变化时，能够在防止旋转速度的过冲以及下冲的同时提高速度响应性。另外，能够防止过电压的产生以及减速停止时的反转现象。这样一来，即使在负载装置3的转动惯量未知的情况下，电动机控制装置1也能够校正速度控制部9的控制常数，使速度响应最佳化。

(第二实施方式)

参照图6及图7对第二实施方式进行说明。电动机控制装置31除了转动惯量推定部32以外，具有与电动机控制装置1相同的结构。转动惯量推定部32的转矩推定部33利用D轴电流检测值Id和Q轴电流检测值Iq，推定运算电动机2所输出的转矩值Test。减法器22从该转矩推定值Test减去负载转矩推定值TL_est来求出加减速转矩输出值TA。如上所述，加减速转矩输出值TA是对加减速起作用的转矩。转动惯量推定部32的其他结构与转动惯量推定部12相同。根据本实施方式能够获得与第一实施方式相同的作用以及效果。

(第三实施方式)

参照图8对第三实施方式进行说明。在选择了转动惯量以及控制增益的调节功能时，速度指令生成部6(参照图1、图6)在每经过速度推定值ωest稳定的时间时反复进行速度指令值ωref的增加和减少(参照图5)。开始增减时的初始增加范围和初始减少范围为ωa。

速度指令生成部6逐渐增加增减速度范围，直至加减速转矩输出值TA或加减速转矩推定值TB的每单位时间的变化量到达规定值(在图8中以点划线表示)以上为止。这样调节了速度指令值ωref的速度变化范围后(时刻t17以后)，转动惯量推定部12、32(参照图2、图7)开始误差率推定值Jrate_est的收敛运算。其他结构与第一或第二实施方式相同。根据本实施方式，能够在产生足够大的加减速转矩的状态下推定转动惯量，因此能够高精度地执行误差率推定值Jrate_est的收敛运算。

(第四实施方式)

参照图9对第四实施方式进行说明。转动惯量推定部41具有开关42。开关42输出系数ksw，该系数ksw在速度微分值αest的绝对值小于阈值αth的情况下为零，在速度微分值αest的绝对值为阈值αth以上的情况下为1。误差率推定部43在用加减速转矩差分ΔT除以转动惯量设定值Jset，并且乘以1/αest以及系数ksw以后进行积分运算，得到误差率推定值Jrate_est。误差率推定值Jrate_est通过滤波器44被供给到乘法器24。滤波器44可以省略。其他结构与转动惯量推定部12相同。

转动惯量推定部41在速度推定值ωest的每单位时间的变化量(速度微分值αest的绝对值)小于预定的阈值αth的期间内，停止误差率推定值Jrate_est的推定动作，维持在该停止期间之前所推定的误差率推定值Jrate_est。在速度变化率较小时，加减速转矩输出值TA和加减速转矩推定值TB也变小，因此直接继续进行收敛运算可能会使误差增大。根据本实施方式，停止加减速转矩变小的期间的收敛运算，因此能够获得防止误差率推定值Jrate_est的误差增大的效果。

(第五实施方式)

参照图10对与负载转矩推定部21相关的第五实施方式进行说明。在此，表示了对第四实施方式的应用例，但也可以同样地应用于其他实施方式。

负载转矩推定部21如式(9)所示，使负载装置3的转矩推定值TL_est近似为基于粘性摩擦的转矩Tv_est和基于库伦摩擦的转矩Tc_est的和。

TL_est=Tv_est+Tc_est      ···(9)

基于粘性摩擦的转矩Tv_est和基于库伦摩擦的转矩Tc_est分别由式(10)和式(11)来表示。fv_est是粘性摩擦系数，fc_est是库伦摩擦系数，sign是符号函数。

Tv_est=ωest·fv_est     ···(10)

Tc_est=sign(ωest)·fc_est     ···(11)

图10是在图8所示的时刻t18以后执行的误差率推定值Jrate_est的推定处理的波形图。波形从上方依次表示速度指令值ωref和速度推定值ωest、转矩指令值Tref和负载装置3的转矩推定值TL_est、系数ksw、误差率推定值Jrate_est和通过滤波器后的误差率推定值Jrate_est_filt、粘性摩擦系数fv_est、库伦摩擦系数fc_est。

在此，设速度指令生成部6使速度指令值ωref即将向减少的方向(第一方向)变化之前的速度推定值为ωest_H、转矩指令值为Tref_H。设速度指令生成部6使速度指令值ωref即将向增加的方向(第二方向)变化之前的速度推定值为ωest_L、转矩指令值为Tref_L。负载转矩推定部21通过式(12)及式(13)推定粘性摩擦系数fv_est和库伦摩擦系数fc_est。

fv_est=(Tref_H-Tref_L)/(ωest_H-ωest_L) …(12)

fc_est=(Tref_H·ωest_L-Tref_L·ωest_H)/(-ωest_H+ωest_L)

                              ···(13)

设基于速度指令生成部6使速度指令值ωref即将向减少的方向变化之前的D轴电流检测值Id和Q轴电流检测值Iq而计算出的转矩推定值为Test_H。设基于速度指令生成部6使速度指令值ωref即将向增加的方向变化之前的D轴电流检测值Id和Q轴电流检测值Iq而计算出的转矩推定值为Test_L。负载转矩推定部21也可以代替式(13)而通过式(14)及式(15)推定粘性摩擦系数fv_est及库伦摩擦系数fc_est。

fv_est=(Test_H-Test_L)/(ωest_H-ωest_L)      ···(14)

c_est=(Test_H·ωest_L-Test_L·ωest_H)/(-ωest_H+ωest_L)

                          ···(15)

负载转矩推定部21在选择转动惯量以及控制增益的调节功能并且速度指令生成部6开始速度指令值ωref的增减后，开始粘性摩擦系数fv_est和库伦摩擦系数fc_est的推定运算。例如，在时刻t23和t24之间，利用在时刻t22得到的速度推定值ωest_H和转矩指令值Tref_H以及在时刻t23得到的速度推定值ωest_L和转矩指令值Tref_L，推定粘性摩擦系数fv_est和库伦摩擦系数fc_est。负载转矩推定部21利用该推定结果，运算负载装置3的负载转矩推定值TL_est。转动惯量推定部41只在系数ksw为H电平期间执行误差率推定值Jrate_est的收敛运算。

本实施方式的电动机控制装置即使在负载装置3的负载转矩未知的情况下也能够推定负载转矩，利用该负载转矩推定值TL_est，能够推定误差率推定值Jrate_est即转动惯量。由此，能够提高转动惯量的推定精度。除此之外，能够获得上述各实施方式的作用以及效果。

(其他的实施方式)

除了以上说明的多个实施方式以外，还可以采用以下的结构。

对第二实施方式中说明的转动惯量推定部32，也可以与第四实施方式同样地追加开关42以及滤波器44。对第三实施方式也可以应用第四实施方式。除此之外，上述各实施方式以及以下所述的变形例只要不产生技术上的矛盾，就可以进行组合。

在各实施方式中，也可以省略转动惯量推定部12、32、41的倒数器27。转动惯量推定部12、32、41只要是输出与加减速转矩差分ΔT对应的误差率推定值Jrate_est的结构即可，并不限于上述结构。

在第四、第五实施方式中，也可以代替倒数器27和开关42而设置式(16)所示的校正器。

αest_mod=αest/(1+αest²)      ···(16)

该校正器的输出值αest_mod在速度微分值αest为预定阈值以上的范围内与倒数1/αest大致相等，在速度微分值αest小于上述阈值的范围内与αest大致相等。利用该校正器进行误差率推定值Jrate_est的收敛运算时，在速度微分值αest小于预定阈值的范围、即加减速转矩变小的范围内，速度微分值αest越小，与加减速转矩差分ΔT相乘的的推定增益越降低。由此能够获得防止误差率推定值Jrate_est的误差增大的效果。该结构同样能够适用于第一至第三实施方式。例如，在误差率推定部26中也可以代替倒数器27而设置式(16)所示的校正器。

根据以上说明的实施方式，即使在负载装置3产生转矩，也能够准确地推定组合了电动机2的转子的转动惯量和负载装置3的转动惯量的转动惯量。速度控制部9基于转动惯量推定值调节控制常数，因此能够使速度响应最佳化。

虽然对于本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为示例而提出的，而不是意在限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围以及主旨内，同样也包含于权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

Claims (19)

1.一种电动机控制装置，具备以下结构：

·驱动电动机的逆变器装置；

·矢量控制器，将上述电动机的检测电流转换到与输出频率同步的同步坐标轴上，在该同步坐标轴上推定上述电动机的转子的旋转速度来决定输出频率，并以使电流指令值和电流检测值一致的方式决定指令输出电压，将该指令输出电压转换到静止坐标轴上，驱动上述逆变器装置；

·速度控制器，以使速度指令值和由上述矢量控制器所推定的速度推定值一致的方式决定转矩指令值；

·电流指令运算器，基于上述转矩指令值计算上述电流指令值，并输入到上述矢量控制器；以及

·转动惯量推定器，在以如下方式反复进行上述速度指令值的变化的状态下，求出与上述电动机的转子连接的负载装置的负载转矩推定值，基于从上述电动机所输出的转矩值减去上述负载转矩推定值而得的加减速转矩输出值和将上述速度推定值的每单位时间的变化量乘以转动惯量推定值而得的加减速转矩推定值之间的偏差，推定组合了上述电动机的转子的转动惯量和上述负载装置的转动惯量的转动惯量，其中上述方式是指，从上述电动机通过额定旋转速度以下的速度指令值进行驱动的状态，使上述速度指令值向增减方向中的第一方向变化预定的速度范围，在经过了上述电动机的旋转速度稳定的时间后，使上述速度指令值向与上述第一方向相反的第二方向变化上述速度范围，在经过了上述电动机的旋转速度稳定的时间后，再次使上述速度指令值向上述第一方向变化，

在此，上述速度控制器构成为能够基于由上述转动惯量推定器推定出的转动惯量推定值来调节控制常数。

2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器在以使上述加减速转矩输出值或上述加减速转矩推定值的每单位时间的变化量为规定值以上的方式调节了上述速度指令值的速度变化范围的状态下，推定上述转动惯量。

3.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器将以下的值作为上述负载转矩推定值：将上述转矩指令值平均化了的值或将基于上述电流检测值计算出的转矩推定值平均化了的值。

4.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器作为上述电动机输出的转矩值使用上述转矩指令值，

上述转动惯量推定器将上述负载装置的转矩近似为基于粘性摩擦的转矩Tv_est和基于库伦摩擦的转矩Tc_est的和，利用使上述速度指令值分别即将向上述第一方向及上述第二方向变化之前的速度推定值ωest_H、ωest_L以及使上述速度指令值分别即将向上述第一方向及上述第二方向变化之前的转矩指令值Tref_H、Tref_L，推定上述基于粘性摩擦的转矩Tv_est和上述基于库伦摩擦的转矩Tc_est。

5.根据权利要求4所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器通过以下各式推定上述负载转矩推定值TL_est：

TL_est=Tv_est+Tc_est

Tv_est=ωest·fv_est

Tc_est=sign(ωest)·fc_est

fv_est=(Tref_H-Tref_L)/(ωest_H-ωest_L)

fc_est=(Tref_H·ωest_L-Tref_L·ωest_H)/(-ωest_H+ωest_L)

其中，sign为符号函数，ωest为速度推定值，fv_est为粘性摩擦系数，fc_est为库伦摩擦系数。

6.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器作为上述电动机输出的转矩值使用基于上述电流检测值计算出的转矩推定值，

上述转动惯量推定器将上述负载装置的转矩近似为基于粘性摩擦的转矩Tv_est和基于库伦摩擦的转矩Tc_est的和，利用使上述速度指令值分别即将向上述第一方向及上述第二方向变化之前的速度推定值ωest_H、ωest_L以及基于使上述速度指令值分别即将向上述第一方向及上述第二方向变化之前的上述电流检测值而计算出的转矩推定值Test_H、Test_L，推定上述基于粘性摩擦的转矩Tv_est和上述基于库伦摩擦的转矩Tc_est。

7.根据权利要求6所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器通过以下各式推定上述负载转矩推定值TL_est：

TL_est=Tv_est+Tc_est

Tv_est=ωest·fv_est

Tc_est=sign(ωest)·fc_est

fv_est=(Test_H-Test_L)/(ωest_H-ωest_L)

fc_est=(Test_H·ωest_L-Test_L·ωest_H)/(-ωest_H+ωest_L)

其中，sign为符号函数，ωest为速度推定值，fv_est为粘性摩擦系数，fc_est为库伦摩擦系数。

8.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器在以使上述加减速转矩输出值或上述加减速转矩推定值的每单位时间的变化量为规定值以上的方式调节了上述速度指令值的速度变化范围的状态下，推定上述转动惯量，在上述速度推定值的每单位时间的变化量小于预定阈值的期间内停止上述转动惯量的推定动作，维持在该期间之前所推定的转动惯量推定值。

9.根据权利要求8所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器将以下的值作为上述负载转矩推定值：将上述转矩指令值平均化了的值或将基于上述电流检测值计算出的转矩推定值平均化了的值。

10.根据权利要求8所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器作为上述电动机输出的转矩值使用上述转矩指令值，

上述转动惯量推定器将上述负载装置的转矩近似为基于粘性摩擦的转矩Tv_est和基于库伦摩擦的转矩Tc_est的和，利用使上述速度指令值分别即将向上述第一方向及上述第二方向变化之前的速度推定值ωest_H、ωest_L以及使上述速度指令值分别即将向上述第一方向及上述第二方向变化之前的转矩指令值Tref_H、Tref_L，推定上述基于粘性摩擦的转矩Tv_est和上述基于库伦摩擦的转矩Tc_est。

11.根据权利要求10所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器通过以下各式推定上述负载转矩推定值TL_est：

TL_est=Tv_est+Tc_est

Tv_est=ωest·fv_est

Tc_est=sign(ωest)·fc_est

fv_est=(Tref_H-Tref_L)/(ωest_H-ωest_L)

fc_est=(Tref_H·ωest_L-Tref_L·ω.est_H)/(-ωest_H+ωest_L)

其中，sign为符号函数，ωest为速度推定值，fv_est为粘性摩擦系数，fc_est为库伦摩擦系数。

12.根据权利要求8所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器作为上述电动机输出的转矩值使用基于上述电流检测值计算出的转矩推定值，

上述转动惯量推定器将上述负载装置的转矩近似为基于粘性摩擦的转矩Tv_est和基于库伦摩擦的转矩Tc_est的和，利用使上述速度指令值分别即将向上述第一方向及上述第二方向变化之前的速度推定值ωest_H、ωest_L以及基于使上述速度指令值分别即将向上述第一方向及上述第二方向变化之前的上述电流检测值而计算出的转矩推定值Test_H、Test_L，推定上述基于粘性摩擦的转矩Tv_est和上述基于库伦摩擦的转矩Tc_est。

13.根据权利要求12所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器通过以下各式推定上述负载转矩推定值TL_est：

TL_est=Tv_est+Tc_est

Tv_est=ωest·fv_est

Tc_est=sign(ωest)·fc_est

fv_est=(Test_H-Test_L)/(ωest_H-ωest_L)

fc_est=(Test_H·ωest_L-Test_L·ωest_H)/(-ωest_H+ωest_L)

其中，sign为符号函数，ωest为速度推定值，fv_est为粘性摩擦系数，fc_est为库伦摩擦系数。

14.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器在以使上述加减速转矩输出值或上述加减速转矩推定值的每单位时间的变化量为规定值以上的方式调节了上述速度指令值的速度变化范围的状态下，推定上述转动惯量，在上述速度推定值的每单位时间的变化量小于预定阈值的范围内，该变化量越小，越使基于上述加减速转矩输出值和上述加减速转矩推定值的偏差的上述转动惯量的推定增益降低。

15.根据权利要求14所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器将以下的值作为上述负载转矩推定值：将上述转矩指令值平均化了的值或将基于上述电流检测值计算出的转矩推定值平均化了的值。

16.根据权利要求14所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器作为上述电动机输出的转矩值使用上述转矩指令值，

上述转动惯量推定器将上述负载装置的转矩近似为基于粘性摩擦的转矩Tv_est和基于库伦摩擦的转矩Tc_est的和，利用使上述速度指令值分别即将向上述第一方向及上述第二方向变化之前的速度推定值ωest_H、ωest_L以及使上述速度指令值分别即将向上述第一方向及上述第二方向变化之前的转矩指令值Tref_H、Tref_L，推定上述基于粘性摩擦的转矩Tv_est和上述基于库伦摩擦的转矩Tc_est。

17.根据权利要求16所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器通过以下各式推定上述负载转矩推定值TL_est：

TL_est=Tv_est+Tc_est

Tc_est=ωest·fv_est

Tc_est=sign(ωest)·fc_est

fv_est=(Tref_H-Tref_L)/(ωest_H-ωest_L)

fc_est=(Tref_H·ωest_L-Tref_L·ωest_H)/(-ωest_H+ωest_L)

其中，sign为符号函数，ωest为速度推定值，fv_est为粘性摩擦系数，fc_est为库伦摩擦系数。

18.根据权利要求14所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器作为上述电动机输出的转矩值使用基于上述电流检测值计算出的转矩推定值，

上述转动惯量推定器将上述负载装置的转矩近似为基于粘性摩擦的转矩Tv_est和基于库伦摩擦的转矩Tc_est的和，利用使上述速度指令值分别即将向上述第一方向及上述第二方向变化之前的速度推定值ωest_H、ωest_L以及基于使上述速度指令值分别即将向上述第一方向及上述第二方向变化之前的上述电流检测值而计算出的转矩推定值Test_H、Test_L，推定上述基于粘性摩擦的转矩Tv_est和上述基于库伦摩擦的转矩Tc_est。

19.根据权利要求18所述的电动机控制装置，其中，

上述转动惯量推定器通过以下各式推定上述负载转矩推定值TL_est：

TL_est=Tv_est+Tc_est

Tv_est=ωest·fv_est

Tc_est=sign(ωest)·fc_est

fv_est=(Test_H-Test_L)/(ωest_H-ωest_L)

fc_est=(Test_H·ωest_L-Test_L·ωest_H)/(-ωest_H+ωest_L)

其中，sign为符号函数，ωest为速度推定值，fv_est为粘性摩擦系数，fc_est为库伦摩擦系数。

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