CN116266744A - 旋转机控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供旋转机控制装置。提供一种能够在无位置传感器磁通控制中有效地减少转矩脉动的旋转机控制装置。旋转机控制装置具备：磁化特性确定部，其基于估计磁通和检测电流来确定磁体磁通的相位即磁体相位，使用以磁体相位为dm轴且以相对于磁体相位超前了90度的相位为qm轴的dm‑qm坐标，来确定估计磁通的qm轴磁通、检测电流的qm轴电流以及磁体相位的谐波分量；脉动补偿确定部，其使用基于qm轴电流和谐波分量而得到的脉动补偿转矩，来确定脉动补偿相位；指令相位确定部，其基于脉动补偿相位、以及转矩指令来确定指令相位；以及指令磁通生成部，其基于指令振幅和指令相位来生成指令磁通。

Description

旋转机控制装置

技术领域

本公开涉及一种控制旋转机的旋转机控制装置。

背景技术

以往，作为同步旋转机(同步马达)的驱动方法，已知一种使用直接转矩控制(DTC：Direct Torque Control)的无位置传感器磁通控制。例如，在专利文献1中公开了一种无位置传感器磁通控制。

另外，以往已知减少转矩脉动的方法等。例如，在非专利文献1和非专利文献2中公开了一种减少转矩脉动的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020-178429号公报

非专利文献

非专利文献1：井上征則、森本茂雄、真田雅之、“高調派を含む埋込磁石同期モータの直接トルク制御によるトルクリプル低減”、平成18年電気学会産業応用部門大会、1-4、p.173-176

非专利文献2：寺山祐樹、星伸一、“PMSMの磁気飽和を考慮した鎖交磁束高調波成分推定値を用いたトルクリプル抑制制御”、電気学会論文誌D、Vol.141、No.4、pp.366-373

发明内容

发明要解决的问题

期望在无位置传感器磁通控制中有效地减少转矩脉动。

因此，本公开的目的在于提供一种能够在无位置传感器磁通控制中有效地减少转矩脉动的旋转机控制装置。

用于解决问题的方案

本公开的一个方式所涉及的旋转机控制装置具备：磁通估计部，其估计同步旋转机的磁通即旋转机磁通；指令振幅生成部，其通过执行反馈控制来生成指令磁通的振幅即指令振幅，所述反馈控制使用了所估计出的所述旋转机磁通即估计磁通与所述同步旋转机的检测电流的第一内积或者所述同步旋转机的永磁体的所估计出的磁体磁通与所述检测电流的第二内积；磁化特性确定部，其基于所述估计磁通和所述检测电流来确定所述磁体磁通的相位即磁体相位，使用以所述磁体相位为dm轴且以相对于所述磁体相位超前了90度的相位为qm轴的dm-qm坐标，来确定所述估计磁通的qm轴磁通、所述检测电流的qm轴电流以及所述磁体相位的谐波分量；脉动补偿确定部，其使用基于所述qm轴电流和所述谐波分量而得到的脉动补偿转矩，来确定脉动补偿相位；指令相位确定部，其基于所述脉动补偿相位、以及转矩指令或转速指令，来确定指令磁通矢量相位；以及指令磁通生成部，其基于所述指令振幅和所述指令磁通矢量相位来生成所述指令磁通。

本公开的一个方式所涉及的旋转机控制装置具备：磁通估计部，其估计同步旋转机的磁通即旋转机磁通；指令振幅生成部，其通过执行反馈控制来生成指令磁通的振幅即指令振幅，所述反馈控制使用了所估计出的所述旋转机磁通即估计磁通与所述同步旋转机的检测电流的第一内积或者所述同步旋转机的永磁体的所估计出的磁体磁通与所述检测电流的第二内积；磁化特性确定部，其基于所述估计磁通和所述检测电流来确定所述磁体磁通的相位即磁体相位，使用以所述磁体相位为dm轴且以相对于所述磁体相位超前了90度的相位为qm轴的dm-qm坐标，来确定所述估计磁通的qm轴磁通、所述检测电流的qm轴电流以及所述磁体相位的谐波分量；脉动补偿确定部，其基于所述qm轴电流和所述谐波分量来确定脉动补偿转矩；指令相位确定部，其基于由谐振部根据所述脉动补偿转矩而确定的脉动补偿相位、以及转矩指令或转速指令，来确定指令磁通矢量相位；以及指令磁通生成部，其基于所述指令振幅和所述指令磁通矢量相位来生成所述指令磁通。

本公开的一个方式所涉及的旋转机控制装置具备：磁通估计部，其估计同步旋转机的磁通即旋转机磁通；指令振幅生成部，其通过执行反馈控制来生成指令磁通的振幅即指令振幅，所述反馈控制使用了所估计出的所述旋转机磁通即估计磁通与所述同步旋转机的检测电流的第一内积或者所述同步旋转机的永磁体的所估计出的磁体磁通与所述检测电流的第二内积；脉动补偿确定部，其基于所述估计磁通和所述检测电流来确定所述磁体磁通的相位即磁体相位，使用以所述磁体相位为dm轴且以相对于所述磁体相位超前了90度的相位为qm轴的dm-qm坐标，基于包含所述检测电流的qm轴电流的脉动量的脉动补偿转矩通过谐振部来确定脉动补偿相位；指令相位确定部，其基于所述脉动补偿相位、以及转矩指令或转速指令，来确定指令磁通矢量相位；以及指令磁通生成部，其基于所述指令振幅和所述指令磁通矢量相位来生成所述指令磁通。

发明的效果

根据本公开的一个方式所涉及的旋转机控制装置，能够在无位置传感器磁通控制中有效地减少转矩脉动。

附图说明

图1是第一实施方式所涉及的旋转机控制装置等的框图。

图2是用于说明αβ坐标系、dq坐标系以及dmqm坐标系的图。

图3是图1的旋转机控制装置的无位置传感器控制部的框图。

图4是图3的无位置传感器控制部的指令振幅生成部的框图。

图5是图3的无位置传感器控制部的磁化特性确定部的框图。

图6是图5的磁化特性确定部的傅里叶变换部的框图。

图7是示出由图5的磁化特性确定部生成的磁能表的图。

图8是图3的无位置传感器控制部的脉动补偿确定部的框图。

图9是图8的脉动补偿确定部的脉动转矩确定部的框图。

图10是图8的脉动补偿确定部的脉动相位确定部的框图。

图11是图3的无位置传感器控制部的指令相位确定部的框图。

图12是第二实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令振幅生成部的框图。

图13是第三实施方式所涉及的旋转机控制装置的磁化特性确定部的框图。

图14是第三实施方式所涉及的旋转机控制装置的其它磁化特性确定部的框图。

图15是第四实施方式所涉及的旋转机控制装置的无位置传感器控制部的框图。

图16是图15的无位置传感器控制部的指令相位确定部的框图。

图17是第五实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部的框图。

图18是第六实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部的框图。

图19是第七实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部的框图。

图20是第八实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部的框图。

图21是第九实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部的框图。

图22是第十实施方式所涉及的旋转机控制装置等的框图。

图23是图22的旋转机控制装置的无位置传感器控制部的框图。

图24是图23的无位置传感器控制部的脉动补偿确定部的框图。

图25是图23的无位置传感器控制部的指令相位确定部的框图。

图26是第十三实施方式所涉及的旋转机控制装置的无位置传感器控制部的框图。

图27是图26的无位置传感器控制部的指令相位确定部的框图。

图28是第十四实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部的框图。

图29是第十五实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部的框图。

图30是第十六实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部的框图。

图31是第十七实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部的框图。

图32是第十八实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部的框图。

图33是第十九实施方式所涉及的旋转机控制装置等的框图。

图34是图33的旋转机控制装置的无位置传感器控制部的框图。

图35是图34的无位置传感器控制部的脉动补偿确定部的框图。

图36是示出旋转机中的转矩的波形的曲线图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本公开的一个方式所涉及的旋转机控制装置的具体例。在此示出的实施方式均表示本公开的一个具体例。因而，下面的实施方式中示出的数值、形状、结构要素、结构要素的配置及连接方式以及步骤(工序)及步骤的顺序等是一个例子，其主旨不在于限定本公开。另外，各图是示意图，未必严格地进行了图示。

此外，本公开的概括性或具体的方式也可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或计算机可读取的CD-ROM等记录介质来实现，还可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序和记录介质的任意组合来实现。

(第一实施方式)

如图1所示，旋转机控制装置100具备第一电流传感器102、第二电流传感器104、无位置传感器控制部106以及占空比生成部108。旋转机控制装置100与PWM(Pulse WidthModulation：脉宽调制)逆变器300及同步旋转机400连接。

无位置传感器控制部106进行同步旋转机400的无位置传感器磁通控制。无位置传感器控制部106构成为执行同步旋转机400的无位置传感器磁通控制运转。在本实施方式中，在执行无位置传感器磁通控制运转的期间，同步旋转机400的转子的转速(转数)与被施加到同步旋转机400的旋转机电流的转速(同步速度)一致。无位置传感器磁通控制运转是不使用编码器和旋转变压器等位置传感器的运转。在本说明书中，为了便于说明，将使用所估计出的旋转机磁通的相位来控制旋转机磁通的运转称为磁通控制运转。旋转机磁通是包含被施加到同步旋转机400的3相交流坐标上的电枢交链磁通以及通过对该电枢交链磁通进行坐标变换而得到的磁通这两者在内的概念。在本说明书中，“振幅”有时仅指大小(绝对值)。

旋转机控制装置100的一部分或全部的要素能够通过在DSP(Digital SignalProcessor：数字信号处理器)或微型计算机中执行的控制应用程序来提供。DSP或微型计算机也可以包括核心、存储器、A/D变换电路以及通信端口等外围设备。另外，旋转机控制装置100的一部分或全部的要素也可以由逻辑电路构成。

(由旋转机控制装置100进行的控制的概要)

旋转机控制装置100根据指令转矩T_e ^*和相电流i_u、i_w来生成占空比D_u、D_v、D_w。由PWM逆变器300根据占空比D_u、D_v、D_w来生成应施加到同步旋转机400的电压矢量v_u、v_v、v_w。指令转矩T_e ^*从上位控制装置被提供到旋转机控制装置100。指令转矩T_e ^*表示马达转矩应追随的转矩。

下面，说明旋转机控制装置100的动作的概要。利用电流传感器102、104(第一电流传感器102、第二电流传感器104)来检测相电流i_u、i_w。在正在执行无位置传感器磁通控制运转时，由无位置传感器控制部106根据指令转矩T_e ^*和相电流i_u、i_w来生成指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*。指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*各分量分别与3相交流坐标上的U相电压、V相电压及W相电压对应。由占空比生成部108根据指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*来生成占空比D_u、D_v、D_w。占空比D_u、D_v、D_w被输入到PWM逆变器300。通过这种控制，同步旋转机400被控制为转矩追随指令转矩T_e ^*。

下面，有时基于α-β坐标来说明旋转机控制装置100。另外，也有时基于d-q坐标来说明旋转机控制装置100。另外，还有时基于dm-qm坐标来说明旋转机控制装置100。在图2中示出α-β坐标、d-q坐标以及dm-qm坐标。α-β坐标是固定坐标。α-β坐标既被称作静止坐标也被称作交流坐标。α轴被设定为沿与U轴(在图2中省略)相同的方向延伸的轴。U轴与旋转机控制装置100的U相绕组对应。β轴与α轴正交。d-q坐标是旋转坐标。d-q坐标是以同步旋转机400的转子的相位为d轴、以相对于该相位超前了90度的相位为q轴的坐标系。dm-qm坐标是旋转坐标。dm轴是以磁体磁通Ψ_am的相位即磁体相位θ_dm为dm轴、以相对于磁体相位θ_dm超前了90度的相位为qm轴的坐标系，该磁体磁通Ψ_am是同步旋转机400的永磁体的所估计出的磁通。

(无位置传感器控制部106)

返回到图1，无位置传感器控制部106执行以使旋转机磁通的振幅收敛至目标振幅的方式设定指令振幅的无位置传感器磁通控制运转。无位置传感器磁通控制运转是参照指令相位θ_s ^*来执行的，该指令相位θ_s ^*是根据基于磁通估计部112(后述)估计出的旋转机磁通的相位(估计相位θ_s)而求出的。目标振幅是旋转机磁通的振幅最终应达到的振幅。指令振幅是旋转机磁通的振幅应追随的振幅。

如图3所示，无位置传感器控制部106具备u、w/α、β变换部110、磁通估计部112、相位确定部114、转矩估计部116、指令振幅生成部118、磁化特性确定部120、脉动补偿确定部122、指令相位确定部124、指令磁通生成部126、电压指令生成部128以及α、β/u、v、w变换部130。

在无位置传感器控制部106中，利用u、w/α、β变换部110将相电流i_u、i_w变换为轴电流i_α、i_β。轴电流i_α、i_β汇总记载了同步旋转机400的α-β坐标上的α轴电流i_α和β轴电流i_β。利用磁通估计部112估计旋转机磁通(求出估计磁通Ψ_s)。将估计磁通Ψ_s的α轴分量和β轴分量分别记载为估计磁通Ψ_α、Ψ_β。由相位确定部114根据估计磁通Ψ_s来估计旋转机磁通的相位(求出估计磁通Ψ_s的估计相位θ_s)。由转矩估计部116根据估计磁通Ψ_s和轴电流i_α、i_β来估计马达转矩(求出估计转矩T_e)。由指令振幅生成部118根据估计磁通Ψ_s和轴电流i_α、i_β来生成指令振幅|Ψ_s ^*|。由磁化特性确定部120根据估计磁通Ψ_s和轴电流i_α、i_β来确定qm轴电流i_qm和磁体相位θ_dm的谐波分量nθ_dm。由脉动补偿确定部122根据qm轴电流i_qm和谐波分量nθ_dm来确定脉动补偿相位θ_ripple。由指令相位确定部124根据估计磁通Ψ_s的估计相位θ_s、指令转矩T_e ^*、估计转矩T_e以及θ_ripple来求出指令磁通矢量Ψ_s ^*的指令相位(指令磁通矢量相位)θ_s ^*。由指令磁通生成部126根据指令振幅|Ψ_s ^*|和指令相位θ_s ^*来求出指令磁通矢量Ψ_s ^*。将指令磁通矢量Ψ_s ^*的α轴分量和β轴分量分别记载为α轴指令磁通Ψ_α ^*和β轴指令磁通Ψ_β ^*。由电压指令生成部128根据指令磁通Ψ_α ^*、Ψ_β ^*、估计磁通Ψ_α、Ψ_β以及轴电流i_α、i_β来求出指令轴电压v_α ^*、v_β ^*。指令轴电压v_α ^*、v_β ^*汇总记载了同步旋转机400的α-β坐标上的α轴指令轴电压v_α ^*和β轴指令轴电压v_β ^*。利用α、β/u、v、w变换部130将指令轴电压v_α ^*、v_β ^*变换为指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*。

在无位置传感器磁通控制运转中，通过这种控制，马达转矩追随指令转矩T_e ^*，旋转机磁通追随指令磁通矢量Ψ_s ^*。其结果，同步旋转机400的速度追随指令速度ω_ref ^*。在如上所述那样表达为“无位置传感器控制部106执行以使旋转机磁通的振幅收敛至目标振幅的方式设定指令振幅的无位置传感器磁通控制运转”的情况下，“目标振幅”与指令振幅|Ψ_s ^*|对应。考虑到其，下面有时将指令振幅|Ψ_s ^*|称为目标振幅|Ψ_s ^*|。

在本说明书中，轴电流i_α、i_β实际上不是流过同步旋转机400的电流，而是意味着作为信息而被传递的电流值。指令轴电压v_α ^*、v_β ^*、估计磁通Ψ_s、估计相位θ_s、指令相位θ_s ^*、估计转矩T_e、指令转矩T_e ^*、指令振幅|Ψ_s ^*|(目标振幅|Ψ_s ^*|)、指令磁通矢量Ψ_s ^*、指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*、指令速度ω_ref ^*、磁体相位θ_dm、谐波分量nθ_dm以及qm轴电流i_qm等也意味着作为信息而被传递的值。

下面说明图3所示的无位置传感器控制部106的结构要素。

(u、w/α、β变换部110)

u、w/α、β变换部110将相电流i_u、i_w变换为轴电流i_α、i_β。具体地说，u、w/α、β变换部110通过式(1)和式(2)将相电流i_u、i_w变换为轴电流i_α、i_β，并输出轴电流i_α、i_β。

[数式1]

[数式2]

(磁通估计部112)

磁通估计部112估计同步旋转机400的磁通即旋转机磁通，并输出所估计出的旋转机磁通即估计磁通Ψ_s(估计磁通Ψ_α、Ψ_β)。在正在执行无位置传感器磁通控制运转时，磁通估计部112根据轴电流i_α、i_β和指令轴电压v_α ^*、v_β ^*来求出估计磁通Ψ_s。具体地说，磁通估计部112使用式(3)和式(4)来求出估计磁通Ψ_α、Ψ_β。式(3)和式(4)中的Ψ_α|_t＝0和Ψ_β|_t＝0分别是估计磁通Ψ_α、Ψ_β的初始值。式(3)和式(4)中的R是同步旋转机400的绕组电阻。在磁通估计部112被组入DSP、微型计算机等数字控制装置的情况下，式(3)和式(4)中的运算所需的积分器能够由离散系统构成。在该情况下，只要对前1个控制周期的估计磁通Ψ_α、Ψ_β加减源自当前的控制周期的值即可。

[数式3]

Ψ_α＝∫(v_α ^*-Ri_α)dt+Ψ_α|t＝0 (3)

[数式4]

Ψ_β＝∫(v_β ^*-Ri_β)dt+Ψ_β|t＝0 (4)

(相位确定部114)

相位确定部114基于估计磁通Ψ_s(估计磁通Ψ_α、Ψ_β)来确定估计磁通Ψ_s的相位即估计相位θ_s。在本实施方式中，相位确定部114根据估计磁通Ψ_s来求出估计相位θ_s。具体地说，相位确定部114通过式(5)根据估计磁通Ψ_s来求出估计相位θ_s。例如，相位确定部114是公知的相位估计器。

[数式5]

θ_s＝tan^-1(Ψ_β/Ψ_α) (5)

(转矩估计部116)

转矩估计部116基于估计磁通Ψ_s(估计磁通Ψ_α、Ψ_β)和检测电流i来运算估计转矩T_e。在本实施方式中，检测电流i是轴电流i_α、i_β，转矩估计部116根据估计磁通Ψ_s和轴电流i_α、i_β来求出估计转矩T_e。具体地说，转矩估计部116通过式(6)根据估计磁通Ψ_s和轴电流i_α、i_β来求出估计转矩T_e。式(6)中的P是同步旋转机400的极对数。

[数式6]

T_e＝P(Ψ_αi_β-Ψ_βi_α) (6)

(指令振幅生成部118)

指令振幅生成部118通过执行反馈控制来生成指令磁通的振幅即指令振幅|Ψ_s ^*|，该反馈控制使用了所估计出的旋转机磁通即估计磁通Ψ_s(估计磁通Ψ_α、Ψ_β)与同步旋转机400的检测电流i的第一内积或者同步旋转机400的永磁体的所估计出的磁体磁通Ψ_am与检测电流i的第二内积。如图4所示，在本实施方式中，指令振幅生成部118通过执行使用了第二内积的反馈控制来生成指令振幅|Ψ_s ^*|。

指令振幅生成部118使用虚拟电感(同步旋转机400的电感)L_qm、轴电流i_α、i_β以及估计磁通Ψ_s(估计磁通Ψ_α、Ψ_β)来运算表示无效功率分量的误差变量ε。具体地说，首先，指令振幅生成部118估计电枢反作用磁通(求出估计电枢反作用磁通L_qmi)。将估计电枢反作用磁通L_qmi的α轴分量和β轴分量分别记载为估计电枢反作用磁通L_qmi_α、估计电枢反作用磁通L_qmi_β。估计电枢反作用磁通L_qmi_α是虚拟电感L_qm与轴电流i_α之积，估计电枢反作用磁通L_qmi_β是虚拟电感L_qm与轴电流i_β之积。接着，指令振幅生成部118根据估计磁通Ψ_s(估计磁通Ψ_α、Ψ_β)和估计电枢反作用磁通L_qmi(估计电枢反作用磁通L_qmi_α、L_qmi_β)来求出同步旋转机400的永磁体的所估计出的磁体磁通(估计磁体磁通)Ψ_am。将磁体磁通Ψ_am的α轴分量和β轴分量分别记载为估计磁体磁通Ψ_amα、Ψ_amβ。具体地说，指令振幅生成部118如式(7)所示那样通过从估计磁通Ψ_α减去估计电枢反作用磁通L_qmi_α来求出磁体磁通Ψ_amα。另外，指令振幅生成部118如式(8)所示那样通过从估计磁通Ψ_β减去估计电枢反作用磁通L_qmi_β来求出磁体磁通Ψ_amβ。接着，指令振幅生成部118如式(9)那样根据磁体磁通Ψ_amα、Ψ_amβ和轴电流i_α、i_β来计算误差变量ε。

[数式7]

Ψ_amα＝Ψ_α-L_qmi_α (7)

[数式8]

Ψ_amβ＝Ψ_β-L_qmi_β (8)

[数式9]

ε＝P(Ψ_amαi_α+Ψ_amβi_β) (9)

如式(9)和图4所示，指令振幅生成部118运算同步旋转机400的永磁体的所估计出的磁体磁通Ψ_am与同步旋转机400的检测电流i的内积(第二内积)来作为误差变量ε。

此外，也能够通过运算同步旋转机400的估计磁通Ψ_am与同步旋转机400的检测电流i的内积(第一内积)来求出误差变量ε。

因此，指令振幅生成部118也可以为以下结构：如式(10)所示那样运算同步旋转机400的估计磁通Ψ_s与同步旋转机400的检测电流i的内积(第一内积)来代替上述第二内积作为误差变量ε。

[数式10]

如图4所示，指令振幅生成部118具有减法器132、P增益134、I增益136、积分器138、加法器140以及加法器142。指令振幅生成部118设定误差变量ε的目标值、即第一内积或第二内积的运算结果的目标值ε^*。在此，指令振幅生成部118将第一内积或第二内积的运算结果的目标值ε^*设定为零。加法器142将所计算出的磁通偏差ΔΨ的绝对值|ΔΨ|与估计磁通Ψ_am的标称值(nominal value)即Ψ_{a_nomina1}相加，来生成指令振幅|Ψ_s ^*|。

这样，指令振幅生成部118通过执行使用了误差变量ε的反馈控制来生成指令振幅|Ψ_s ^*|。

(磁化特性确定部120)

如图5所示，磁化特性确定部120基于估计磁通Ψ_s和检测电流i来确定磁体磁通Ψ_am的相位即磁体相位θ_dm(参照图2)，使用以磁体相位θ_dm为dm轴且以相对于磁体相位θ_dm超前了90度的相位为qm轴的dm-qm坐标，来确定估计磁通Ψ_s的qm轴磁通Ψ_qm、检测电流i的qm轴电流i_qm以及磁体相位θ_dm的谐波分量nθ_dm。qm轴磁通Ψ_qm是估计磁通Ψ_s的qm轴分量，qm轴电流i_qm是检测电流i的qm轴分量。

磁化特性确定部120具有磁体磁通确定部144、磁体相位确定部146、α、β/qm变换部148、α、β/qm变换部150、谐波分量确定部152、傅里叶变换部154以及磁能确定部156。

磁体磁通确定部144基于虚拟电感(同步旋转机400的电感)L_qm、轴电流i_α、i_β以及估计磁通Ψ_s(估计磁通Ψ_α、Ψ_β)，来确定磁体磁通Ψ_am。具体地说，磁体磁通确定部144通过式(11)求出磁体磁通Ψ_amα，并通过式(12)求出磁体磁通Ψ_amβ。如图2所示，磁体磁通Ψ_amα是磁体磁通Ψ_am的α轴分量，磁体磁通Ψ_amβ是磁体磁通Ψ_am的β轴分量。

[数式11]

Ψ_amα＝Ψ_α-L_qmi_α (11)

[数式12]

Ψ_amβ＝Ψ_β-L_qmi_β (12)

磁体相位确定部146通过式(13)根据磁体磁通Ψ_amα和磁体磁通Ψ_amβ来求出磁体相位θ_dm。

[数式13]

θ_dm＝tan^-1(Ψ_amβ/Ψ_amα) (13)

α、β/qm变换部148将轴电流i_α、i_β变换为qm轴电流i_qm。具体地说，α、β/qm变换部148通过式(14)将轴电流i_α、i_β变换为qm轴电流i_qm，并输出qm轴电流i_qm。

[数式14]

i_qm＝-i_αsinθ_dm+i_βcosθ_dm (14)

α、β/qm变换部150将估计磁通Ψ_s(估计磁通Ψ_α、Ψ_β)变换为qm轴磁通Ψ_qm。具体地说，α、β/qm变换部150通过式(15)将估计磁通Ψ_s(估计磁通Ψ_α、Ψ_β)变换为qm轴磁通Ψ_qm，并输出qm轴磁通Ψ_qm。

[数式15]

Ψ_qm＝-Ψ_αsinθ_dm+Ψ_βcosθ_dm (15)

谐波分量确定部152求出磁体相位θ_dm的谐波分量nθ_dm。具体地说，谐波分量确定部152通过对磁体相位θ_dm乘以次数n来求出谐波分量nθ_dm，并输出谐波分量nθ_dm。

傅里叶变换部154根据qm轴磁通Ψ_qm和谐波分量nθ_dm来求出磁通Ψ_qmcn和磁通Ψ_qmsn。

如图6所示，傅里叶变换部154具有放大器158、乘法器160、低通滤波器162、乘法器164以及低通滤波器166。

放大器158将qm轴磁通Ψ_qm放大到2倍。

乘法器160对被放大到2倍后的qm轴磁通Ψ_qm乘以cosnθ_dm。

低通滤波器162根据被放大到2倍且被乘以cosnθ_dm后的qm轴磁通Ψ_qm来输出磁通Ψ_qmcn。

乘法器164对被放大到2倍后的qm轴磁通Ψ_qm乘以sinnθ_dm。

低通滤波器166根据被放大到2倍且被乘以sinnθ_dm后的qm轴磁通Ψ_qm来输出磁通Ψ_qmsn。

返回到图5，磁能确定部156通过式(16)根据磁通Ψ_qmcn来求出磁能W′_qmcn，并通过式(17)根据磁通Ψ_qmsn来求出磁能W′_qmsn。

[数式16]

[数式17]

磁能确定部156使用所求出的结果来制作图7所示那样的磁能表168。图7的(a)是示出与qm轴电流i_qm的值对应的磁能W′_qmcn的值的表。图7的(b)是示出与qm轴电流i_qm的值对应的磁能W′_qmsn的值的表。

(脉动补偿确定部122)

如图8所示，脉动补偿确定部122使用基于qm轴电流i_qm和谐波分量nθ_dm而得到的脉动补偿转矩T_ripple，来确定脉动补偿相位θ_ripple。脉动补偿确定部122具有磁能表168、脉动转矩确定部170以及脉动相位确定部172。

脉动补偿确定部122根据从α、β/qm变换部148输出的qm轴电流i_qm和由磁能确定部156制作出的磁能表168(参照图7)来求出磁能W′_qmcn和磁能W′_qmsn。具体地说，脉动补偿确定部122从磁能表168选择与从α、β/qm变换部148输出的qm轴电流i_qm的值对应的磁能W′_qmcn的值并输出该值。另外，脉动补偿确定部122从磁能表168选择与从α、β/qm变换部148输出的qm轴电流i_qm的值对应的磁能W′_qmsn的值并输出该值。

如图9所示，脉动转矩确定部170具有加法器174、乘法器176、乘法器178、减法器180以及乘法器182。

加法器174将磁体相位θ_dm的谐波分量nθ_dm与调整相位Δθ相加。例如，调整相位Δθ是从外部输入的。

乘法器176对W′_qmsn乘以cos(nθ_dm+Δθ)。

乘法器178对W′_qmcn乘以sin(nθ_dm+Δθ)。

减法器180从W′_qmsncos(nθ_dm+Δθ)减去W′_qmcnsin(nθ_dm+Δθ)。

乘法器182通过式(18)来求出脉动补偿转矩T_ripple。n是次数，P是同步旋转机400的极对数。

[数式18]

T_ripple＝nP{W′_qmsncos(nθ_dm+Δθ)-W′_qmcnsin(nθ_dm+Δθ)} (18)

如图10所示，脉动相位确定部172具有乘法器184。

乘法器184通过式(19)使用脉动补偿转矩T_ripple和调整增益K_ripple来求出脉动补偿相位θ_ripple。调整增益K_ripple是已知的常数。另外，τ_s是马达时间常数，τ_ss是微分算子。

[数式19]

θ_ripple＝T_rippleK_ripple(τ_ss+1) (19)

(指令相位确定部124)

返回到图3，指令相位确定部124基于脉动补偿相位θ_ripple、以及转矩指令或转速指令来确定指令磁通矢量相位。在此，示出基于转矩指令的例子。指令磁通矢量相位是指令相位θ_s ^*。也就是说，在本实施方式中，如图2所示，指令相位θ_s ^*是指令磁通矢量Ψ_s ^*的相位。在本实施方式中，指令相位确定部124通过将用于使估计转矩T_e收敛为指令转矩T_e ^*的转矩相位Δθ_s、脉动补偿相位θ_ripple以及估计相位θ_s相加，来确定指令相位θ_s ^*。也就是说，指令相位确定部124使用转矩相位Δθ_s、脉动补偿相位θ_ripple以及估计相位θ_s来确定指令相位θ_s ^*。

如图11所示，指令相位确定部124具有减法器186、PI补偿器188、加法器190以及加法器192。

减法器186从指令转矩T_e ^*减去估计转矩T_e，来求出偏差。

PI补偿器188通过用于使由减法器186求出的偏差收敛为0的比例积分控制来求出转矩相位Δθ_s。

加法器190将转矩相位Δθ_s与脉动补偿相位θ_ripple相加。

加法器192对转矩相位Δθ_s及脉动补偿相位θ_ripple进一步加上估计相位θ_s，来求出指令相位θ_s ^*。

(指令磁通生成部126)

返回到图3，指令磁通生成部126基于指令振幅|Ψ_s ^*|和指令相位θ_s ^*来生成指令磁通Ψ_α ^*、Ψ_β ^*。在本实施方式中，指令磁通生成部126基于指令振幅|Ψ_s ^*|和指令相位θ_s ^*来求出指令磁通矢量Ψ_s ^*(指令磁通Ψ_α ^*、Ψ_β ^*)。在本实施方式中，指令磁通生成部126根据指令振幅|Ψ_s ^*|和指令相位θ_s ^*来求出指令磁通矢量Ψ_s ^*(指令磁通Ψ_α ^*、Ψ_β ^*)。具体地说，指令磁通生成部126通过式(20)和式(21)求出指令磁通Ψ_α ^*、Ψ_β ^*。

[数式20]

Ψ_α ^*＝|Ψ_s ^*|sinθ_s ^* (20)

[数式21]

Ψ_β ^*＝|Ψ_s ^*|sinθ_s ^* (21)

(电压指令生成部128)

电压指令生成部128使用估计磁通Ψ_s(估计磁通Ψ_α、Ψ_β)、轴电流i_α、i_β以及指令磁通矢量Ψ_s ^*(指令磁通Ψ_α ^*、Ψ_β ^*)来求出指令轴电压v_α ^*、v_β ^*。首先，电压指令生成部128通过从指令磁通Ψ_α ^*减去估计磁通Ψ_α，来求出它们的偏差(磁通偏差ΔΨ_α：Ψ_α ^*-Ψ_α)。另外，电压指令生成部128通过从指令磁通Ψ_β ^*减去估计磁通Ψ_β，来求出它们的偏差(磁通偏差ΔΨ_β：Ψ_β ^*-Ψ_β)。然后，电压指令生成部128使用磁通偏差ΔΨ_α、ΔΨ_β和轴电流i_α、i_β来求出指令轴电压v_α ^*、v_β ^*。具体地说，电压指令生成部128通过式(22)使用磁通偏差ΔΨ_α和轴电流i_α来求出α轴指令轴电压v_α ^*。另外，电压指令生成部128通过式(23)使用磁通偏差ΔΨ_β和轴电流i_β来求出β轴指令轴电压v_β ^*。在此，T_s是控制周期。

[数式22]

[数式23]

(α、β/u、v、w变换部130)

α、β/u、v、w变换部130将指令轴电压v_α ^*、v_β ^*变换为指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*。具体地说，α、β/u、v、w变换部130通过式(24)将指令轴电压v_α ^*、v_β ^*变换为指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*，并输出指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*。

[数式24]

返回到图1，下面说明旋转机控制装置100的剩余的结构要素和与旋转机控制装置100连接的结构要素。

(第一电流传感器102、第二电流传感器104)

作为第一电流传感器102和第二电流传感器104，能够使用公知的电流传感器。在本实施方式中，第一电流传感器102设置为测定流过u相的相电流i_u。第二电流传感器104设置为测定流过w相的相电流i_w。但是，第一电流传感器102和第二电流传感器104也可以设置为测定u相和w相这2相以外的组合的2相的电流。

(占空比生成部108)

占空比生成部108根据指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*来生成占空比D_u、D_v、D_w。在本实施方式中，占空比生成部108将指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*各分量变换为各相的占空比D_u、D_v、D_w。作为占空比D_u、D_v、D_w的生成方法，只要使用一般的电压型PWM逆变器中使用的方法即可。例如，也可以通过指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*除以后述的PWM逆变器300的直流电源的电压值V_dc的一半的值来求出占空比D_u、D_v、D_w。在该情况下，占空比D_u为2×v_u ^*/V_dc。占空比D_v为2×v_v ^*/V_dc。占空比D_w为2×v_w ^*/V_dc。占空比生成部108输出占空比D_u、D_v、D_w。

(PWM逆变器300)

PWM逆变器300具有直流电源和变换电路，变换电路通过PWM控制将直流电压变换为电压矢量v_u、v_v、v_w。PWM逆变器300将变换得到的电压矢量v_u、v_v、v_w施加到同步旋转机400。

(同步旋转机400)

同步旋转机400是旋转机控制装置100的控制对象。通过PWM逆变器300向同步旋转机400施加电压矢量。“向同步旋转机400施加电压矢量”是指向同步旋转机400中的3相交流坐标上的3相(U相、V相、W相)分别施加电压。在本实施方式中，以使3相(U相、V相、W相)分别为从具有相对高的电压的高电压相和具有相对低的电压的低电压相这两种中选择出的任一者的方式控制同步旋转机400。

同步旋转机400例如是永磁体同步马达。作为永磁体同步马达，能够列举IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor：内置式永磁同步马达)和SPMSM(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor：表面式永磁同步马达)。IPMSM具有d轴电感Ld与q轴电感Lq不同的凸极性(一般为Lq>Ld的逆凸极性)，IPMSM除了能够利用磁体转矩(magnet torque)之外还能够利用磁阻转矩。因此，IPMSM的驱动效率极高。作为同步旋转机400，也能够使用同步磁阻马达。

(效果等)

第一实施方式所涉及的旋转机控制装置100具备：磁通估计部112，其估计同步旋转机400的磁通即旋转机磁通；指令振幅生成部118，其通过执行反馈控制来生成指令磁通Ψ_α ^*、Ψ_β ^*的振幅即指令振幅|Ψ_s ^*|，该反馈控制使用了所估计出的旋转机磁通即估计磁通Ψ_s与同步旋转机400的检测电流i的第一内积或者同步旋转机400的永磁体的所估计出的磁体磁通Ψ_am与检测电流i的第二内积；磁化特性确定部120，其基于估计磁通Ψ_s和检测电流i来确定磁体磁通Ψ_am的相位即磁体相位θ_dm，使用以磁体相位θ_dm为dm轴且以相对于磁体相位θ_dm超前了90度的相位为qm轴的dm-qm坐标，来确定估计磁通Ψ_s的qm轴磁通Ψ_qm、检测电流i的qm轴电流i_qm以及磁体相位θ_dm的谐波分量nθ_dm；脉动补偿确定部122，其使用基于qm轴电流i_qm和谐波分量nθ_dm而得到的脉动补偿转矩T_ripple，来确定脉动补偿相位θ_ripple；指令相位确定部124，其基于脉动补偿相位θ_ripple、以及转矩指令或转速指令来确定指令相位θ_s ^*；以及指令磁通生成部126，其基于指令振幅|Ψ_s ^*|和指令相位θ_s ^*来生成指令磁通Ψ_α ^*、Ψ_β ^*。

据此，能够确定磁体相位θ_dm，能够使用以磁体相位θ_dm为dm轴且以相对于磁体相位θ_dm超前了90度的相位为qm轴的dm-qm坐标来确定估计磁通Ψ_s的qm轴磁通Ψ_qm、检测电流i的qm轴电流i_qm以及磁体相位θ_dm的谐波分量nθ_dm，能够使用基于qm轴电流i_qm和谐波分量nθ_dm而得到的脉动补偿转矩T_ripple来确定脉动补偿相位θ_ripple，能够基于脉动补偿相位θ_ripple、以及转矩指令或转速指令来确定指令相位θ_s ^*，因此能够在无位置传感器磁通控制中有效地减少转矩脉动。

另外，第一实施方式所涉及的旋转机控制装置100还具备相位确定部114和转矩估计部116，该相位确定部114基于估计磁通Ψ_s来确定估计磁通Ψ_s的相位即估计相位θ_s，该转矩估计部116基于估计磁通Ψ_s和检测电流i来运算估计转矩T_e，指令相位确定部124通过将用于使估计转矩T_e收敛为指令转矩T_e ^*的转矩相位Δθ_s、脉动补偿相位θ_ripple以及估计相位θ_s相加，来确定指令相位θ_s ^*。

据此，能够通过将用于使估计转矩T_e收敛为指令转矩T_e ^*的转矩相位Δθ_s、脉动补偿相位θ_ripple以及估计相位θ_s相加来确定指令相位θ_s ^*，因此能够在无位置传感器磁通控制中进一步有效地减少转矩脉动。

另外，在第一实施方式所涉及的旋转机控制装置100中，指令振幅生成部118将第一内积或第二内积的运算结果的目标值设定为零。

据此，能够流动用于产生同步旋转机400的永磁体的磁体磁通Ψ_am的方向上的磁场磁通的电流，因此能够进一步有效地减少转矩脉动。

(第二实施方式)

下面，说明将第一实施方式所涉及的旋转机控制装置100的一部分进行变更而构成的第二实施方式所涉及的旋转机控制装置。在此，关于第二实施方式所涉及的旋转机控制装置，针对与旋转机控制装置100相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与旋转机控制装置100的不同点为中心进行说明。

图12是第二实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令振幅生成部118a的框图。

如图12所示，第二实施方式所涉及的旋转机控制装置是相对于第一实施方式所涉及的旋转机控制装置100将指令振幅生成部118变更为指令振幅生成部118a来构成的。

指令振幅生成部118a主要在不具有加法器142的方面与指令振幅生成部118不同。指令振幅生成部118a将由加法器140求出的值作为指令振幅|Ψ_s ^*|输出。

如上所述，指令振幅生成部118a也可以不具有加法器142。

(第三实施方式)

下面，说明将第一实施方式所涉及的旋转机控制装置100的一部分进行变更而构成的第三实施方式所涉及的旋转机控制装置。在此，关于第三实施方式所涉及的旋转机控制装置，针对与旋转机控制装置100相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与旋转机控制装置100的不同点为中心进行说明。

图13是第三实施方式所涉及的旋转机控制装置的磁化特性确定部120b的框图。图14是第三实施方式所涉及的旋转机控制装置的其它磁化特性确定部120c的框图。

如图13所示，第三实施方式所涉及的旋转机控制装置是相对于第一实施方式所涉及的旋转机控制装置100将磁化特性确定部120变更为磁化特性确定部120b来构成的。

磁化特性确定部120b主要在还具有电枢反作用磁通确定部194的方面与磁化特性确定部120不同。

电枢反作用磁通确定部194通过对轴电流i_α乘以虚拟电感L_qm，来求出估计电枢反作用磁通L_qmi_α并将其输出，通过对轴电流i_β乘以虚拟电感L_qm，来求出估计电枢反作用磁通L_qmi_β并将其输出。

α、β/qm变换部150将估计电枢反作用磁通L_qmi_α、L_qmi_β变换为qm轴磁通Ψ_qm。具体地说，α、β/qm变换部150通过式(25)将估计电枢反作用磁通L_qmi_α、L_qmi_β变换为qm轴磁通Ψ_qm，并输出qm轴磁通Ψ_qm。

[数式25]

Ψ_qm＝-(L_qmi_α)sinθ_dm+(L_qmi_β)cosθ_dm (25)

如上所述，磁化特性确定部120b也可以还具有电枢反作用磁通确定部194。

此外，图13中示出的磁化特性确定部120b也可以是图14所示的磁化特性确定部120c。

如图14所示，磁化特性确定部120c主要在具有电枢反作用磁通确定部194c来代替电枢反作用磁通确定部194的方面与磁化特性确定部120b不同。即，电枢反作用磁通确定部194c配置于α、β/qm变换部148的后级。而且，电枢反作用磁通确定部194c通过对从α、β/qm变换部148输出的qm轴电流i_qm乘以虚拟电感L_qm，来输出qm轴磁通Ψ_qm。因而，磁化特性确定部120c与磁化特性确定部120b相比，不需要α、β/qm变换部150，能够设为简单的结构。

如上所述，磁化特性确定部120b也可以替换为具有电枢反作用磁通确定部194c的磁化特性确定部120c。

(第四实施方式)

下面，说明将第一实施方式所涉及的旋转机控制装置100的一部分进行变更而构成的第四实施方式所涉及的旋转机控制装置。在此，关于第四实施方式所涉及的旋转机控制装置，针对与旋转机控制装置100相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与旋转机控制装置100的不同点为中心进行说明。

图15是第四实施方式所涉及的旋转机控制装置的无位置传感器控制部106c的框图。图16是图15的无位置传感器控制部106c的指令相位确定部124c的框图。

如图15所示，第四实施方式所涉及的旋转机控制装置是相对于第一实施方式所涉及的旋转机控制装置100将无位置传感器控制部106变更为无位置传感器控制部106c来构成的。

无位置传感器控制部106c主要在具有指令相位确定部124c来代替指令相位确定部124的方面与无位置传感器控制部106不同。

在本实施方式中，向无位置传感器控制部106c提供指令速度ω_ref ^*。指令速度ω_ref ^*表示同步旋转机400应追随的速度。无位置传感器控制部106c根据指令速度ω_ref ^*和相电流i_u、i_w来生成指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*。通过这种控制，同步旋转机400被控制为速度追随指令速度ω_ref ^*。

如图16所示，指令相位确定部124c具有积分器200和加法器202。指令相位确定部124c基于脉动补偿相位θ_ripple和转速指令来确定指令相位θ_s ^*。

积分器200对指令速度ω_ref ^*进行积分。

加法器202对由积分器200求出的值加上脉动补偿相位θ_ripple，来确定指令相位θ_s ^*。

如上所述，旋转机控制装置也可以具备无位置传感器控制部106c来代替无位置传感器控制部106。

(第五实施方式)

下面，说明将第四实施方式所涉及的旋转机控制装置的一部分进行变更而构成的第五实施方式所涉及的旋转机控制装置。在此，关于第五实施方式所涉及的旋转机控制装置，针对与第四实施方式所涉及的旋转机控制装置相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与第四实施方式所涉及的旋转机控制装置的不同点为中心进行说明。

图17是第五实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部124d的框图。

如图17所示，第五实施方式所涉及的旋转机控制装置是相对于第四实施方式所涉及的旋转机控制装置将指令相位确定部124c变更为指令相位确定部124d来构成的。

指令相位确定部124d进行以下动作：(1)使用针对同步旋转机400的转速指令，来确定估计磁通Ψ_s的相位即估计相位θ_s应移动的、每个控制周期的移动量Δθ；(2)使用所确定出的移动量Δθ和脉动补偿相位θ_ripple来确定指令相位θ_s ^*。指令相位确定部124d具有加法器202、乘法器204以及加法器206。

乘法器204对指令速度ω_ref ^*乘以T_s来求出移动量Δθ。在此，T_s是控制周期。

加法器202对移动量Δθ加上脉动补偿相位θ_ripple。

加法器206通过对由加法器202求出的值加上估计相位θ_s，来确定指令相位θ_s ^*。

如上所述，指令相位确定部124d也可以具有加法器202、乘法器204以及加法器206。

第五实施方式所涉及的旋转机控制装置还具备相位确定部114，该相位确定部114基于估计磁通Ψ_s来确定估计磁通Ψ_s的相位即估计相位θ_s，指令相位确定部124d进行以下动作：(1)使用针对同步旋转机400的转速指令来确定估计相位Ψ_s应移动的、每个控制周期的移动量Δθ；(2)使用所确定出的移动量Δθ、脉动补偿相位θ_ripple以及估计相位θ_s来确定指令相位θ_s ^*。

据此，能够使用估计相位Ψ_s应移动的每个控制周期的移动量Δθ、脉动补偿相位θ_ripple以及估计相位θ_s来确定指令相位θ_s ^*，因此能够在无位置传感器磁通控制中进一步有效地减少转矩脉动。

(第六实施方式)

下面，说明将第五实施方式所涉及的旋转机控制装置的一部分进行变更而构成的第六实施方式所涉及的旋转机控制装置。在此，关于第六实施方式所涉及的旋转机控制装置，针对与第五实施方式所涉及的旋转机控制装置相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与第五实施方式所涉及的旋转机控制装置的不同点为中心进行说明。

图18是第六实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部124e的框图。

如图18所示，第六实施方式所涉及的旋转机控制装置是相对于第五实施方式所涉及的旋转机控制装置将指令相位确定部124d变更为指令相位确定部124e来构成的。

指令相位确定部124e还使用估计转矩T_e来确定指令相位θ_s ^*。指令相位确定部124e具有加法器202、加法器206、乘法器208、高通滤波器210、符号反相器212、PI补偿器214以及加法器216。

乘法器208对指令速度ω_ref ^*乘以T_s来求出ω_ref ^*T_s。

高通滤波器210根据估计转矩T_e来输出转矩T_H。

符号反相器212使转矩T_H的符号反相。

PI补偿器214根据转矩-T_H来求出Δω_ref ^*T_s。

加法器216将由乘法器208求出的ω_ref ^*T_s与由PI补偿器214求出的Δω_ref ^*T_s相加，来求出转矩相位Δθ_s。

加法器202对转矩相位Δθ_s加上脉动补偿相位θ_ripple。

加法器206通过对由加法器202求出的值加上估计相位θ_s，来确定指令相位θ_s ^*。

如上所述，指令相位确定部124e也可以具有加法器202、加法器206、乘法器208、高通滤波器210、符号反相器212、PI补偿器214以及加法器216。

第六实施方式所涉及的旋转机控制装置还具备转矩估计部116，该转矩估计部116基于估计磁通Ψ_s和检测电流i来运算估计转矩T_e，指令相位确定部124e还使用估计转矩T_e来确定指令相位θ_s ^*。

据此，能够还使用估计转矩T_e来确定指令相位θ_s ^*，因此能够在无位置传感器磁通控制中进一步有效地减少转矩脉动。

(第七实施方式)

下面，说明将第四实施方式所涉及的旋转机控制装置的一部分进行变更而构成的第七实施方式所涉及的旋转机控制装置。在此，关于第七实施方式所涉及的旋转机控制装置，针对与第四实施方式所涉及的旋转机控制装置相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与第四实施方式所涉及的旋转机控制装置的不同点为中心进行说明。

图19是第七实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部124f的框图。

如图19所示，第七实施方式所涉及的旋转机控制装置是相对于第四实施方式所涉及的旋转机控制装置将指令相位确定部124c变更为指令相位确定部124f来构成的。

指令相位确定部124f具有积分器200、加法器202、高通滤波器218、增益乘法器220以及减法器222。

高通滤波器218根据估计转矩T_e来输出转矩T_H。

增益乘法器220对转矩T_H乘以增益K₁。

减法器222从指令速度ω_ref ^*减去K₁T_H。

积分器200对由减法器222求出的值进行积分。

加法器202通过对由积分器200求出的值加上脉动补偿相位θ_ripple，来确定指令相位θ_s ^*。

如上所述，指令相位确定部124f也可以具有积分器200、加法器202、高通滤波器218、增益乘法器220以及减法器222。

(第八实施方式)

下面，说明将第七实施方式所涉及的旋转机控制装置的一部分进行变更而构成的第八实施方式所涉及的旋转机控制装置。在此，关于第八实施方式所涉及的旋转机控制装置，针对与第七实施方式所涉及的旋转机控制装置相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与第七实施方式所涉及的旋转机控制装置的不同点为中心进行说明。

图20是第八实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部124g的框图。

如图20所示，第八实施方式所涉及的旋转机控制装置是相对于第七实施方式所涉及的旋转机控制装置将指令相位确定部124f变更为指令相位确定部124g来构成的。

指令相位确定部124g具有加法器202、乘法器204、加法器206、高通滤波器218、增益乘法器220以及减法器222。

加法器202对由乘法器204求出的移动量Δθ加上脉动补偿相位θ_ripple。

加法器206通过对由加法器202求出的值加上估计相位θ_s，来确定指令相位θ_s ^*。

如上所述，指令相位确定部124g也可以具有加法器202、乘法器204、加法器206、高通滤波器218、增益乘法器220以及减法器222。

(第九实施方式)

下面，说明将第八实施方式所涉及的旋转机控制装置的一部分进行变更而构成的第九实施方式所涉及的旋转机控制装置。在此，关于第九实施方式所涉及的旋转机控制装置，针对与第八实施方式所涉及的旋转机控制装置相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与第八实施方式所涉及的旋转机控制装置的不同点为中心进行说明。

图21是第九实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部124h的框图。

如图21所示，第九实施方式所涉及的旋转机控制装置是相对于第八实施方式所涉及的旋转机控制装置将指令相位确定部124g变更为指令相位确定部124h来构成的。

指令相位确定部124h具有加法器202、加法器206、乘法器208、PI补偿器214、加法器216、低通滤波器224以及减法器226。

乘法器208对指令速度ω_ref ^*乘以T_s来求出ω_ref ^*T_s。

低通滤波器224根据估计转矩T_e来输出转矩T_L。

减法器226通过从转矩T_L减去估计转矩T_e来求出转矩-T_H。

PI补偿器214根据转矩-T_H来求出Δω_ref ^*T_s。

加法器216将由乘法器208求出的ω_ref ^*T_s与由PI补偿器214求出的Δω_ref ^*T_s相加，来求出转矩相位Δθ_s。

加法器202对由加法器216求出的转矩相位Δθ_s加上脉动补偿相位θ_ripple。

加法器206通过对由加法器202求出的值加上估计相位θ_s，来确定指令相位θ_s ^*。

如上所述，指令相位确定部124h也可以具有加法器202、加法器206、乘法器208、PI补偿器214、加法器216、低通滤波器224以及减法器226。

(第十实施方式)

下面，说明将第一实施方式所涉及的旋转机控制装置100的一部分进行变更而构成的第十实施方式所涉及的旋转机控制装置100j。在此，关于第十实施方式所涉及的旋转机控制装置100j，针对与旋转机控制装置100相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与旋转机控制装置100的不同点为中心进行说明。

如图22所示，旋转机控制装置100j具备第一电流传感器102、第二电流传感器104、无位置传感器控制部106j以及占空比生成部108。旋转机控制装置100j与PWM(Pulse WidthModulation)逆变器300及同步旋转机400连接。

无位置传感器控制部106j进行同步旋转机400的无位置传感器磁通控制。无位置传感器控制部106j构成为执行同步旋转机400的无位置传感器磁通控制运转。在本实施方式中，在执行无位置传感器磁通控制运转的期间，同步旋转机400的转子的转速(转数)与被施加到同步旋转机400的旋转机电流的转速(同步速度)一致。无位置传感器磁通控制运转是不使用编码器和旋转变压器等位置传感器的运转。在本说明书中，为了便于说明，将使用所估计出的旋转机磁通的相位来控制旋转机磁通的运转称为磁通控制运转。旋转机磁通是包含被施加到同步旋转机400的3相交流坐标上的电枢交链磁通以及通过对该电枢交链磁通进行坐标变换而得到的磁通这两者在内的概念。在本说明书中，“振幅”有时仅指大小(绝对值)。

旋转机控制装置100j的一部分或全部的要素能够通过在DSP(Digital SignalProcessor：数字信号处理器)或微型计算机中执行的控制应用程序来提供。DSP或微型计算机也可以包括核心、存储器、A/D变换电路以及通信端口等外围设备。另外，旋转机控制装置100j的一部分或全部的要素也可以由逻辑电路构成。

(由旋转机控制装置100j进行的控制的概要)

旋转机控制装置100j根据指令转矩T_e ^*和相电流i_u、i_w来生成占空比D_u、D_v、D_w。由PWM逆变器300根据占空比D_u、D_v、D_w来生成应施加到同步旋转机400的电压矢量v_u、v_v、v_w。指令转矩T_e ^*从上位控制装置被提供到旋转机控制装置100j。指令转矩T_e ^*表示马达转矩应追随的转矩。

下面，说明旋转机控制装置100j的动作的概要。利用电流传感器102、104(第一电流传感器102、第二电流传感器104)来检测相电流i_u、i_w。在正在执行无位置传感器磁通控制运转时，由无位置传感器控制部106j根据指令转矩T_e ^*和相电流i_u、i_w来生成指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*。指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*各分量分别与3相交流坐标上的U相电压、V相电压及W相电压对应。由占空比生成部108根据指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*来生成占空比D_u、D_v、D_w。占空比D_u、D_v、D_w被输入到PWM逆变器300。通过这种控制，同步旋转机400被控制为转矩追随指令转矩T_e ^*。

下面，有时基于α-β坐标来说明旋转机控制装置100j。另外，也有时基于d-q坐标来说明旋转机控制装置100j。另外，还有时基于dm-qm坐标来说明旋转机控制装置100j。在图2中示出α-β坐标、d-q坐标以及dm-qm坐标。α-β坐标是固定坐标。α-β坐标既被称作静止坐标也被称作交流坐标。α轴被设定为沿与U轴(在图2中省略)相同的方向延伸的轴。U轴与旋转机控制装置100的U相绕组对应。β轴与α轴正交。d-q坐标是旋转坐标。d-q坐标是以同步旋转机400的转子的相位为d轴、以相对于该相位超前了90度的相位为q轴的坐标系。dm-qm坐标是旋转坐标。dm轴是以磁体磁通Ψ_am的相位即磁体相位θ_dm为dm轴、以相对于磁体相位θ_dm超前了90度的相位为qm轴的坐标系，该磁体磁通Ψ_am是同步旋转机400的永磁体的所估计出的磁通。

(无位置传感器控制部106j)

返回到图22，无位置传感器控制部106j执行以使旋转机磁通的振幅收敛至目标振幅的方式设定指令振幅的无位置传感器磁通控制运转。无位置传感器磁通控制运转是参照指令相位θ_s ^*来执行的，该指令相位θ_s ^*是根据基于磁通估计部112(后述)估计出的旋转机磁通的相位(估计相位θ_s)而求出的。目标振幅是旋转机磁通的振幅最终应达到的振幅。指令振幅是旋转机磁通的振幅应追随的振幅。

如图23所示，无位置传感器控制部106j具备u、w/α、β变换部110、磁通估计部112、相位确定部114、转矩估计部116、指令振幅生成部118、磁化特性确定部120、脉动补偿确定部122j、指令相位确定部124j、指令磁通生成部126、电压指令生成部128以及α、β/u、v、w变换部130。

在无位置传感器控制部106j中，利用u、w/α、β变换部110将相电流i_u、i_w变换为轴电流i_α、i_β。轴电流i_α、i_β汇总记载了同步旋转机400的α-β坐标上的α轴电流i_α和β轴电流i_β。利用磁通估计部112估计旋转机磁通(求出估计磁通Ψ_s)。将估计磁通Ψ_s的α轴分量和β轴分量分别记载为估计磁通Ψ_α、Ψ_β。由相位确定部114根据估计磁通Ψ_s来估计旋转机磁通的相位(求出估计磁通Ψ_s的估计相位θ_s)。由转矩估计部116根据估计磁通Ψ_s和轴电流i_α、i_β来估计马达转矩(求出估计转矩T_e)。由指令振幅生成部118根据估计磁通Ψ_s和轴电流i_α、i_β来生成指令振幅|Ψ_s ^*|。由磁化特性确定部120根据估计磁通Ψ_s和轴电流i_α、i_β来确定qm轴电流i_qm和磁体相位θ_dm的谐波分量nθ_dm。由脉动补偿确定部122j根据qm轴电流i_qm和谐波分量nθ_dm来确定脉动补偿转矩T_ripple。由指令相位确定部124j根据估计磁通Ψ_s的估计相位θ_s、指令转矩T_e ^*、估计转矩T_e以及脉动补偿转矩T_ripple来求出指令磁通矢量Ψ_s ^*的指令相位(指令磁通矢量相位)θ_s ^*。由指令磁通生成部126根据指令振幅|Ψ_s ^*|和指令相位θ_s ^*来求出指令磁通矢量Ψ_s ^*。将指令磁通矢量Ψ_s ^*的α轴分量和β轴分量分别记载为α轴指令磁通Ψ_α ^*和β轴指令磁通Ψ_β ^*。由电压指令生成部128根据指令磁通Ψ_α ^*、Ψ_β ^*、估计磁通Ψ_α、Ψ_β以及轴电流i_α、i_β来求出指令轴电压v_α ^*、v_β ^*。指令轴电压v_α ^*、v_β ^*汇总记载了同步旋转机400的α-β坐标上的α轴指令轴电压v_α ^*和β轴指令轴电压v_β ^*。利用α、β/u、v、w变换部130将指令轴电压v_α ^*、v_β ^*变换为指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*。

在无位置传感器磁通控制运转中，通过这种控制，马达转矩追随指令转矩T_e ^*，旋转机磁通追随指令磁通矢量Ψ_s ^*。其结果，同步旋转机400的速度追随指令速度ω_ref ^*。在如上所述那样表达为“无位置传感器控制部106j执行以使旋转机磁通的振幅收敛至目标振幅的方式设定指令振幅的无位置传感器磁通控制运转”的情况下，“目标振幅”与指令振幅|Ψ_s ^*|对应。考虑到其，下面有时将指令振幅|Ψ_s ^*|称为目标振幅|Ψ_s ^*|。

在本说明书中，轴电流i_α、i_β实际上不是流过同步旋转机400的电流，而是意味着作为信息而被传递的电流值。指令轴电压v_α ^*、v_β ^*、估计磁通Ψ_s、估计相位θ_s、指令相位θ_s ^*、估计转矩T_e、指令转矩T_e ^*、指令振幅|Ψ_s ^*|(目标振幅|Ψ_s ^*|)、指令磁通矢量Ψ_s ^*、指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*、指令速度ω_ref ^*、磁体相位θ_dm、谐波分量nθ_dm以及qm轴电流i_qm等也意味着作为信息而被传递的值。

下面说明图23所示的无位置传感器控制部106j的结构要素。

(脉动补偿确定部122j)

如图24所示，脉动补偿确定部122j基于qm轴电流i_qm和谐波分量nθ_dm来确定脉动补偿转矩T_ripple。脉动补偿确定部122j具有磁能表168和脉动转矩确定部170。

脉动补偿确定部122j根据从α、β/qm变换部148输出的qm轴电流i_qm和由磁能确定部156制作出的磁能表168(参照图7)来求出磁能W′_qmcn和磁能W′_qmsn。具体地说，脉动补偿确定部122j从磁能表168选择与从α、β/qm变换部148输出的qm轴电流i_qm的值对应的磁能W′_qmcn的值并输出该值。另外，脉动补偿确定部122j从磁能表168选择与从α、β/qm变换部148输出的qm轴电流i_qm的值对应的磁能W′_qmsn的值并输出该值。

(指令相位确定部124j)

返回到图23，指令相位确定部124j基于由谐振部189(后述)根据脉动补偿转矩T_ripple而确定的脉动补偿相位θ_ripple、以及转矩指令或转速指令，来确定指令磁通矢量相位。在此，示出基于转矩指令的例子。指令磁通矢量相位是指令相位θ_s ^*。也就是说，在本实施方式中，如图2所示，指令相位θ_s ^*是指令磁通矢量Ψ_s ^*的相位。在本实施方式中，指令相位确定部124j通过将用于使估计转矩T_e收敛为指令转矩T_e ^*的转矩相位Δθ_s、脉动补偿相位θ_ripple以及估计相位θ_s相加，来确定指令相位θ_s ^*。也就是说，指令相位确定部124j使用转矩相位Δθ_s、脉动补偿相位θ_ripple以及估计相位θ_s来确定指令相位θ_s ^*。

如图25所示，指令相位确定部124j具有减法器186、PI补偿器188、谐振部189、加法器190以及加法器192。

减法器186从指令转矩T_e ^*减去估计转矩T_e和脉动补偿转矩T_ripple，来求出偏差ΔT。

PI补偿器188通过用于使由减法器186求出的偏差ΔT收敛为0的比例积分控制来求出转矩相位Δθ_s。

谐振部189通过式(26)使用偏差ΔT来确定脉动补偿相位θ_ripple。b₀是系数，是预先设定的常数。另外，ν是衰减系数，ω_n是固有频率，s是传递函数。

[数式26]

θ_ripple＝b₀ΔT/(s²+2ξω_ns+ω_n ²) (26)

这样，谐振部189基于脉动补偿转矩T_ripple来确定脉动补偿相位θ_ripple。例如，谐振部189是谐振器。

加法器190将转矩相位Δθ_s与脉动补偿相位θ_ripple相加。

加法器192对转矩相位Δθ_s及脉动补偿相位θ_ripple进一步加上估计相位θ_s，来求出指令相位θ_s ^*。

(效果等)

第十实施方式所涉及的旋转机控制装置100j具备：磁通估计部112，其估计同步旋转机400的磁通即旋转机磁通；指令振幅生成部118，其通过执行反馈控制来生成指令磁通Ψ_α ^*、Ψ_β ^*的振幅即指令振幅|Ψ_s ^*|，该反馈控制使用了所估计出的旋转机磁通即估计磁通Ψ_s与同步旋转机400的检测电流i的第一内积或者同步旋转机400的永磁体的所估计出的磁体磁通Ψ_am与检测电流i的第二内积；磁化特性确定部120，其基于估计磁通Ψ_s和检测电流i来确定磁体磁通Ψ_am的相位即磁体相位θ_dm，使用以磁体相位θ_dm为dm轴且以相对于磁体相位θ_dm超前了90度的相位为qm轴的dm-qm坐标，来确定估计磁通Ψ_s的qm轴磁通Ψ_qm、检测电流i的qm轴电流i_qm以及磁体相位θ_dm的谐波分量nθ_dm；脉动补偿确定部122j，其基于qm轴电流i_qm和谐波分量nθ_dm来确定脉动补偿转矩T_ripple；指令相位确定部124j，其基于由谐振部189根据脉动补偿转矩T_ripple而确定的脉动补偿相位θ_ripple、以及转矩指令或转速指令，来确定指令相位θ_s ^*；以及指令磁通生成部126，其基于指令振幅|Ψ_s ^*|和指令相位θ_s ^*来生成指令磁通Ψ_α ^*、Ψ_β ^*。

据此，能够确定磁体相位θ_dm，能够使用以磁体相位θ_dm为dm轴且以相对于磁体相位θ_dm超前了90度的相位为qm轴的dm-qm坐标，来确定估计磁通Ψ_s的qm轴磁通Ψ_qm、检测电流i的qm轴电流i_qm以及磁体相位θ_dm的谐波分量nθ_dm，能够基于qm轴电流i_qm和谐波分量nθ_dm来确定脉动补偿转矩T_ripple，能够基于根据脉动补偿转矩T_ripple而确定的脉动补偿相位θ_ripple、以及转矩指令或转速指令来确定指令相位θ_s ^*，因此能够在无位置传感器磁通控制中有效地减少转矩脉动。

另外，在第十实施方式中，如图25中说明的那样，使用估计转矩T_e来求出脉动补偿相位θ_ripple，因此能够高精度地减少转矩脉动。

另外，第十实施方式所涉及的旋转机控制装置100j还具备相位确定部114和转矩估计部116，该相位确定部114基于估计磁通Ψ_s来确定估计磁通Ψ_s的相位即估计相位θ_s，该转矩估计部116基于估计磁通Ψ_s和检测电流i来运算估计转矩T_e，指令相位确定部124j通过将用于使估计转矩T_e收敛为指令转矩T_e ^*的转矩相位Δθ_s、脉动补偿相位θ_ripple以及估计相位θ_s相加，来确定指令相位θ_s ^*。

据此，能够通过将用于使估计转矩T_e收敛为指令转矩T_e ^*的转矩相位Δθ_s、脉动补偿相位θ_ripple以及估计相位θ_s相加来确定指令相位θ_s ^*，因此能够在无位置传感器磁通控制中进一步有效地减少转矩脉动。

另外，在第十实施方式所涉及的旋转机控制装置100j中，指令振幅生成部118将第一内积或第二内积的运算结果的目标值设定为零。

据此，能够流动用于产生同步旋转机400的永磁体的磁体磁通Ψ_am的方向上的磁场磁通的电流，因此能够进一步有效地减少转矩脉动。

(第十一实施方式)

下面，说明将第十实施方式所涉及的旋转机控制装置100j的一部分进行变更而构成的第十一实施方式所涉及的旋转机控制装置。在此，关于第十一实施方式所涉及的旋转机控制装置，针对与旋转机控制装置100j相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与旋转机控制装置100j的不同点为中心进行说明。

图12是第二实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令振幅生成部118a的框图。

如图12所示，第十一实施方式所涉及的旋转机控制装置是相对于第十实施方式所涉及的旋转机控制装置100j将指令振幅生成部118变更为指令振幅生成部118a来构成的。

(第十二实施方式)

下面，说明将第十实施方式所涉及的旋转机控制装置100j的一部分进行变更而构成的第十二实施方式所涉及的旋转机控制装置。在此，关于第十二实施方式所涉及的旋转机控制装置，针对与旋转机控制装置100j相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与旋转机控制装置100j的不同点为中心进行说明。

图13是第三实施方式所涉及的旋转机控制装置的磁化特性确定部120b的框图。图14是第三实施方式所涉及的旋转机控制装置的其它磁化特性确定部120c的框图。

如图13所示，第十二实施方式所涉及的旋转机控制装置是相对于第十实施方式所涉及的旋转机控制装置100j将磁化特性确定部120变更为磁化特性确定部120b来构成的。

此外，图13中示出的磁化特性确定部120b也可以是图14所示的磁化特性确定部120c。

(第十三实施方式)

下面，说明将第十实施方式所涉及的旋转机控制装置100j的一部分进行变更而构成的第十三实施方式所涉及的旋转机控制装置。在此，关于第十三实施方式所涉及的旋转机控制装置，针对与旋转机控制装置100j相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与旋转机控制装置100j的不同点为中心进行说明。

图26是第十三实施方式所涉及的旋转机控制装置的无位置传感器控制部106k的框图。图27是图26的无位置传感器控制部106k的指令相位确定部124k的框图。

如图26所示，第十三实施方式所涉及的旋转机控制装置是相对于第十实施方式所涉及的旋转机控制装置100j将无位置传感器控制部106j变更为无位置传感器控制部106k来构成的。

无位置传感器控制部106k主要在具有指令相位确定部124k来代替指令相位确定部124j的方面与无位置传感器控制部106j不同。

在本实施方式中，向无位置传感器控制部106k提供指令速度ω_ref ^*。指令速度ω_ref ^*表示同步旋转机400应追随的速度。无位置传感器控制部106k根据指令速度ω_ref ^*和相电流i_u、i_w来生成指令电压矢量v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*。通过这种控制，同步旋转机400被控制为速度追随指令速度ω_ref ^*。

如图27所示，指令相位确定部124k具有谐振部189、积分器200以及加法器202。指令相位确定部124k基于脉动补偿相位θ_ripple和转速指令来确定指令相位θ_s ^*。

谐振部189基于脉动补偿转矩T_ripple来确定脉动补偿相位θ_ripple。例如，谐振部189通过将上述的式(26)中的ΔT置换为T_ripple并进行计算，来确定脉动补偿相位θ_ripple。

积分器200对指令速度ω_ref ^*进行积分。

加法器202对由积分器200求出的值加上脉动补偿相位θ_ripple，来确定指令相位θ_s ^*。

如上所述，旋转机控制装置也可以具备无位置传感器控制部106k来代替无位置传感器控制部106j。

(第十四实施方式)

下面，说明将第十三实施方式所涉及的旋转机控制装置的一部分进行变更而构成的第十四实施方式所涉及的旋转机控制装置。在此，关于第十四实施方式所涉及的旋转机控制装置，针对与第十三实施方式所涉及的旋转机控制装置相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与第十三实施方式所涉及的旋转机控制装置的不同点为中心进行说明。

图28是第十四实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部124l的框图。

如图28所示，第十四实施方式所涉及的旋转机控制装置是相对于第十三实施方式所涉及的旋转机控制装置将指令相位确定部124k变更为指令相位确定部124l来构成的。

指令相位确定部124l进行以下动作：(1)使用针对同步旋转机400的转速指令，来确定估计磁通Ψ_s的相位即估计相位θ_s应移动的、每个控制周期的移动量Δθ；(2)使用所确定出的移动量Δθ和脉动补偿相位θ_ripple来确定指令相位θ_s ^*。指令相位确定部124l具有谐振部189、加法器202、乘法器204以及加法器206。

乘法器204对指令速度ω_ref ^*乘以T_s来求出移动量Δθ。在此，T_s是控制周期。

加法器202对移动量Δθ加上脉动补偿相位θ_ripple。

加法器206通过对由加法器202求出的值加上估计相位θ_s，来确定指令相位θ_s ^*。

如上所述，指令相位确定部124l也可以具有谐振部189、加法器202、乘法器204以及加法器206。

第十四实施方式所涉及的旋转机控制装置还具备相位确定部114，该相位确定部114基于估计磁通Ψ_s来确定估计磁通Ψ_s的相位即估计相位θ_s，指令相位确定部124l进行以下动作：(1)使用针对同步旋转机400的转速指令来确定估计相位Ψ_s应移动的、每个控制周期的移动量Δθ；(2)使用所确定出的移动量Δθ、脉动补偿相位θ_ripple以及估计相位θ_s来确定指令相位θ_s ^*。

据此，能够使用估计相位Ψ_s应移动的每个控制周期的移动量Δθ、脉动补偿相位θ_ripple以及估计相位θ_s来确定指令相位θ_s ^*，因此能够在无位置传感器磁通控制中进一步有效地减少转矩脉动。

(第十五实施方式)

下面，说明将第十四实施方式所涉及的旋转机控制装置的一部分进行变更而构成的第十五实施方式所涉及的旋转机控制装置。在此，关于第十五实施方式所涉及的旋转机控制装置，针对与第十四实施方式所涉及的旋转机控制装置相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与第十四实施方式所涉及的旋转机控制装置的不同点为中心进行说明。

图29是第十五实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部124m的框图。

如图29所示，第十五实施方式所涉及的旋转机控制装置是相对于第十四实施方式所涉及的旋转机控制装置将指令相位确定部124l变更为指令相位确定部124m来构成的。

指令相位确定部124m还使用估计转矩T_e来确定指令相位θ_s ^*。指令相位确定部124m具有谐振部189、加法器202、加法器206、乘法器208、高通滤波器210、符号反相器212、PI补偿器214、加法器216以及减法器217。

乘法器208对指令速度ω_ref ^*乘以T_s来求出ω_ref ^*T_s。

高通滤波器210根据估计转矩T_e来输出转矩T_H。

符号反相器212使转矩T_H的符号反相。

PI补偿器214根据转矩-T_H来求出Δω_ref ^*T_s。

加法器216将由乘法器208求出的ω_ref ^*T_s与由PI补偿器214求出的Δω_ref ^*T_s相加，来求出转矩相位Δθ_s。

减法器217从-T_ripple减去T_e。

谐振部189基于脉动补偿转矩T_ripple来确定脉动补偿相位θ_ripple。例如，谐振部189通过将上述的式(26)中的ΔT置换为-T_ripple-T_e并进行计算，来确定脉动补偿相位θ_ripple。

加法器202对转矩相位Δθ_s加上脉动补偿相位θ_ripple。

加法器206通过对由加法器202求出的值加上估计相位θ_s，来确定指令相位θ_s ^*。

如上所述，指令相位确定部124m也可以具有谐振部189、加法器202、加法器206、乘法器208、高通滤波器210、符号反相器212、PI补偿器214、加法器216以及减法器217。

第十五实施方式所涉及的旋转机控制装置还具备转矩估计部116，该转矩估计部116基于估计磁通Ψ_s和检测电流i来运算估计转矩T_e，指令相位确定部124m还使用估计转矩T_e来确定指令相位θ_s ^*。

据此，能够还使用估计转矩T_e来确定指令相位θ_s ^*，因此能够在无位置传感器磁通控制中进一步有效地减少转矩脉动。

(第十六实施方式)

下面，说明将第十三实施方式所涉及的旋转机控制装置的一部分进行变更而构成的第十六实施方式所涉及的旋转机控制装置。在此，关于第十六实施方式所涉及的旋转机控制装置，针对与第十三实施方式所涉及的旋转机控制装置相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与第十三实施方式所涉及的旋转机控制装置的不同点为中心进行说明。

图30是第十六实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部124n的框图。

如图30所示，第十六实施方式所涉及的旋转机控制装置是相对于第十三实施方式所涉及的旋转机控制装置将指令相位确定部124k变更为指令相位确定部124n来构成的。

指令相位确定部124n具有谐振部189、积分器200、加法器202、减法器217、高通滤波器218、增益乘法器220以及减法器222。

高通滤波器218根据估计转矩T_e来输出转矩T_H。

增益乘法器220对转矩T_H乘以增益K₁。

减法器222从指令速度ω_ref ^*减去K₁T_H。

积分器200对由减法器222求出的值进行积分。

减法器217从-T_ripple减去T_e。

谐振部189基于脉动补偿转矩T_ripple来确定脉动补偿相位θ_ripple。例如，谐振部189通过将上述的式(26)中的ΔT置换为-T_ripple-T_e并进行计算，来确定脉动补偿相位θ_ripple。

加法器202通过对由积分器200求出的值加上脉动补偿相位θ_ripple，来确定指令相位θ_s ^*。

如上所述，指令相位确定部124n也可以具有谐振部189、积分器200、加法器202、减法器217、高通滤波器218、增益乘法器220以及减法器222。

(第十七实施方式)

下面，说明将第十六实施方式所涉及的旋转机控制装置的一部分进行变更而构成的第十七实施方式所涉及的旋转机控制装置。在此，关于第十七实施方式所涉及的旋转机控制装置，针对与第十六实施方式所涉及的旋转机控制装置相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与第十六实施方式所涉及的旋转机控制装置的不同点为中心进行说明。

图31是第十七实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部124p的框图。

如图31所示，第十七实施方式所涉及的旋转机控制装置是相对于第十六实施方式所涉及的旋转机控制装置将指令相位确定部124n变更为指令相位确定部124p来构成的。

指令相位确定部124p具有谐振部189、加法器202、乘法器204、加法器206、减法器217、高通滤波器218、增益乘法器220以及减法器222。

加法器202对由乘法器204求出的移动量Δθ加上脉动补偿相位θ_ripple。

加法器206通过对由加法器202求出的值加上估计相位θ_s，来确定指令相位θ_s ^*。

如上所述，指令相位确定部124p也可以具有谐振部189、加法器202、乘法器204、加法器206、减法器217、高通滤波器218、增益乘法器220以及减法器222。

(第十八实施方式)

下面，说明将第十七实施方式所涉及的旋转机控制装置的一部分进行变更而构成的第十八实施方式所涉及的旋转机控制装置。在此，关于第十八实施方式所涉及的旋转机控制装置，针对与第十七实施方式所涉及的旋转机控制装置相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与第十七实施方式所涉及的旋转机控制装置的不同点为中心进行说明。

图32是第十八实施方式所涉及的旋转机控制装置的指令相位确定部124q的框图。

如图32所示，第十八实施方式所涉及的旋转机控制装置是相对于第十七实施方式所涉及的旋转机控制装置将指令相位确定部124p变更为指令相位确定部124q来构成的。

指令相位确定部124q具有谐振部189、加法器202、加法器206、乘法器208、PI补偿器214、加法器216、减法器217、低通滤波器224以及减法器226。

乘法器208对指令速度ω_ref ^*乘以T_s来求出ω_ref ^*T_s。

低通滤波器224根据估计转矩T_e来输出转矩T_L。

减法器226通过从转矩T_L减去估计转矩T_e来求出转矩-T_H。

PI补偿器214根据转矩-T_H来求出Δω_ref ^*T_s。

加法器216将由乘法器208求出的ω_ref ^*T_s与由PI补偿器214求出的Δω_ref ^*T_s相加，来求出转矩相位Δθ_s。

加法器202对由加法器216求出的转矩相位Δθ_s加上脉动补偿相位θ_ripple。

加法器206通过对由加法器202求出的值加上估计相位θ_s，来确定指令相位θ_s ^*。

如上所述，指令相位确定部124q也可以具有谐振部189、加法器202、加法器206、乘法器208、PI补偿器214、加法器216、减法器217、低通滤波器224以及减法器226。

(第十九实施方式)

下面，说明将第一实施方式所涉及的旋转机控制装置100的一部分进行变更而构成的第十九实施方式所涉及的旋转机控制装置100r。在此，关于第十九实施方式所涉及的旋转机控制装置100r，针对与旋转机控制装置100相同的结构要素设为已完成说明并对该结构要素标注相同的附图标记并省略其详细说明，以与旋转机控制装置100的不同点为中心进行说明。

如图33所示，旋转机控制装置100r是相对于第一实施方式所涉及的旋转机控制装置100将无位置传感器控制部106变更为无位置传感器控制部106r来构成的。

如图34所示，无位置传感器控制部106r是相对于无位置传感器控制部106将磁化特性确定部120和脉动补偿确定部122变更为脉动补偿确定部122r来构成的。

如图35所示，脉动补偿确定部122r基于估计磁通Ψ_s和检测电流i来确定磁体磁通Ψ_am的相位即磁体相位θ_dm，使用以磁体相位θ_dm为dm轴且以相对于磁体相位θ_dm超前了90度的相位为qm轴的dm-qm坐标，基于包含检测电流i的qm轴电流i_qm的脉动量的脉动补偿转矩T_ripple通过谐振部189来确定脉动补偿相位θ_ripple。具体地说，脉动补偿确定部122r基于估计磁通Ψ_s和检测电流i来确定磁体磁通Ψ_am的相位即磁体相位θ_dm。然后，脉动补偿确定部122r使用以磁体相位θ_dm为dm轴且以相对于磁体相位θ_dm超前了90度的相位为qm轴的dm-qm坐标，来求出检测电流i的qm轴电流i_qm。然后，脉动补偿确定部122r求出包含检测电流i的qm轴电流i_qm的脉动量的脉动补偿转矩T_ripple。然后，脉动补偿确定部122r基于包含检测电流i的qm轴电流i_qm的脉动量的脉动补偿转矩T_ripple通过谐振部189来确定脉动补偿相位θ_ripple。脉动补偿确定部122r具有磁体磁通确定部144、磁体相位确定部146、α、β/qm变换部148、转矩分量确定部228以及谐振部189。

转矩分量确定部228求出包含qm轴电流i_qm的脉动量的脉动补偿转矩T_ripple。具体地说，转矩分量确定部228通过式(27)求出包含qm轴电流i_qm的脉动量的脉动补偿转矩T_ripple。

[数式27]

T_ripple＝Ψ_ami_qm (27)

谐振部189基于包含qm轴电流i_qm的脉动量的脉动补偿转矩T_ripple，来确定脉动补偿相位θ_ripple。具体地说，谐振部189通过式(28)基于包含qm轴电流i_qm的脉动量的脉动补偿转矩T_ripple，来确定脉动补偿相位θ_ripple。b₀是系数，是预先设定的常数。另外，ξ是衰减系数，ω_n是固有频率，s是传递函数。

[数式28]

这样，谐振部189基于包含qm轴电流i_qm的脉动量的脉动补偿转矩T_ripple来确定脉动补偿相位θ_ripple。例如，谐振部189是谐振器。

此外，例如，无位置传感器控制部106r也可以具有指令振幅生成部118a来代替指令振幅生成部118。另外，例如，无位置传感器控制部106r也可以具有指令相位确定部124c、指令相位确定部124d、指令相位确定部124e、指令相位确定部124f、指令相位确定部124g或者指令相位确定部124h来代替指令相位确定部124，也可以向无位置传感器控制部106r提供指令速度ω_ref ^*。

图36是示出旋转机中的转矩的波形的曲线图。具体地说，图36是示出将旋转机控制装置对旋转机的控制进行模拟的情况下的旋转机中的转矩的曲线图。在此，在利用比较例所涉及的方法驱动旋转机控制装置来控制旋转机之后，利用实施例所涉及的方法驱动旋转机控制装置来控制旋转机。关于旋转机，设想在磁体磁通中具有谐波分量的马达，以使转速为3600r/min且为额定负载的50％的方式控制旋转机。比较例所涉及的方法是与非专利文献1中记载的方法相同的方法，实施例所涉及的方法是与旋转机控制装置100r的方法相同的方法。

如图36所示，在利用实施例所涉及的方法驱动旋转机控制装置的情况下，与利用比较例所涉及的方法驱动旋转机控制装置的情况相比，能够减少约22％的转矩脉动率。转矩脉动率是通过(最大转矩-最小转矩)/平均转矩来求出的。

另外，在利用与第一实施方式的旋转机控制装置100的方法相同的方法驱动旋转机控制装置的情况以及利用与第十实施方式的旋转机控制装置100j的方法相同的方法驱动旋转机控制装置的情况下，与利用比较例所涉及的方法驱动旋转机控制装置的情况相比，也能够减少转矩脉动率。

(效果等)

第十九实施方式所涉及的旋转机控制装置100r具备：磁通估计部112，其估计同步旋转机400的磁通即旋转机磁通；指令振幅生成部118，其通过执行反馈控制来生成指令磁通Ψ_α ^*、Ψ_β ^*的振幅即指令振幅|Ψ_s ^*|，该反馈控制使用了所估计出的旋转机磁通即估计磁通Ψ_s与同步旋转机400的检测电流i的第一内积或者同步旋转机400的永磁体的所估计出的磁体磁通Ψ_am与检测电流i的第二内积；脉动补偿确定部122r，其基于估计磁通Ψ_s和检测电流i来确定磁体磁通Ψ_am的相位即磁体相位θ_dm，使用以磁体相位θ_dm为dm轴且以相对于磁体相位θ_dm超前了90度的相位为qm轴的dm-qm坐标，基于包含检测电流i的qm轴电流i_qm的脉动量的脉动补偿转矩T_ripple通过谐振部189来确定脉动补偿相位θ_ripple；指令相位确定部124，其基于脉动补偿相位θ_ripple、以及转矩指令或转速指令来确定指令相位θ_s ^*；以及指令磁通生成部126，其基于指令振幅|Ψ_s ^*|和指令相位θ_s ^*来生成指令磁通Ψ_α ^*、Ψ_β ^*。

据此，能够确定磁体相位θ_dm，能够使用以磁体相位θ_dm为dm轴且以相对于磁体相位θ_dm超前了90度的相位为qm轴的dm-qm坐标，来确定估计磁通Ψ_s的qm轴磁通Ψ_qm和检测电流i的qm轴电流i_qm，能够基于包含检测电流i的qm轴电流i_qm的脉动量的脉动补偿转矩T_ripple来确定脉动补偿相位θ_ripple，能够基于脉动补偿相位θ_ripple、以及转矩指令或转速指令来确定指令相位θ_s ^*，因此能够在无位置传感器磁通控制中有效地减少转矩脉动。

(其它实施方式等)

以上，基于第一至第九实施方式说明了本公开的一个方式所涉及的旋转机控制装置，但本公开不限定于这些实施方式。只要不脱离本公开的宗旨，则对本实施方式施加本领域技术人员所想到的各种变形而得到的方式、将不同的实施方式中的结构要素进行组合来构建的方式也可以包括在本公开的一个或多个方式的范围内。

在上述的第一实施方式中，说明了旋转机控制装置100具备转矩估计部116和相位确定部114的情况，但是不限定于此。例如，旋转机控制装置也可以不具备转矩估计部116和相位确定部114。在该情况下，例如，旋转机控制装置也可以从外部获取估计转矩T_e和估计相位θ_s。另外，例如也可以如图16所示那样在不使用估计转矩T_e和估计相位θ_s的情况下确定指令相位θ_s ^*。

另外，在上述的第一实施方式中，说明了旋转机控制装置100具备转矩估计部116的情况，但不限定于此。例如，旋转机控制装置也可以不具备转矩估计部116。在该情况下，例如，旋转机控制装置也可以从外部获取估计转矩T_e。另外，例如也可以如图17所示那样在不使用估计转矩T_e的情况下确定指令相位θ_s ^*。对于第二至第九实施方式而言也是同样的。

此外，在上述的实施方式中，也可以是，各结构要素由专用的硬件构成或者通过执行适于各结构要素的软件程序来实现。各结构要素也可以通过由CPU(Central ProcessingUnit：中央处理单元)或处理器等程序执行部读出硬盘或半导体存储器等记录介质中记录的软件程序并执行该软件程序来实现。

此外，下面那样的情况也包含于本公开。

(1)具体地说，上述的各装置是由微处理器、ROM、RAM、硬盘单元、显示器单元、键盘、鼠标等构成的计算机系统。在所述RAM或硬盘单元中存储有计算机程序。通过由所述微处理器按照所述计算机程序进行动作，从而各装置实现其功能。在此，计算机程序是将多个表示针对计算机的指令的命令代码进行组合而构成的，以实现规定的功能。

(2)构成上述的各装置的结构要素的一部分或全部也可以设为由1个系统LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)构成。系统LSI是将多个结构部集成于1个芯片上而制造出的超多功能LSI，具体地说，是包括微处理器、ROM、RAM等而构成的计算机系统。在所述RAM中存储有计算机程序。通过由所述微处理器按照所述计算机程序进行动作，从而系统LSI实现其功能。

(3)构成上述的各装置的结构要素的一部分或全部也可以设为由能够相对于各装置装卸的IC卡或单体的模块构成。所述IC卡或所述模块是由微处理器、ROM、RAM等构成的计算机系统。所述IC卡或所述模块也可以设为包括上述的超多功能LSI。通过由微处理器按照计算机程序进行动作，从而所述IC卡或所述模块实现其功能。该IC卡或该模块也可以设为具有篡改抵抗力。

(4)本公开也可以设为是上述所示的方法。另外，也可以设为是通过计算机实现这些方法的计算机程序，还可以设为是由所述计算机程序形成的数字信号。

另外，本公开也可以将所述计算机程序或所述数字信号记录到计算机可读取的记录介质、例如软盘、硬盘、CD-ROM、MO、DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、BD(Blu-ray(注册商标)Disc)、半导体存储器等。另外，也可以设为是这些记录介质中记录的所述数字信号。

另外，本公开也可以将所述计算机程序或所述数字信号经由电气通信线路、无线或有线通信线路、以因特网为代表的网络、数据广播等进行传输。

另外，本公开也可以设为是具备微处理器和存储器的计算机系统，所述存储器存储有上述计算机程序，所述微处理器按照所述计算机程序进行动作。

另外，也可以设为，通过将所述程序或所述数字信号记录到所述记录介质来进行输送、或者通过将所述程序或所述数字信号经由所述网络等进行输送，从而通过独立的其它计算机系统进行实施。

(5)也可以将上述实施方式及其它方式进行组合。

产业上的可利用性

本公开能够广泛利用于控制旋转机的旋转机控制装置等。

附图标记说明

100、100j、100r：旋转机控制装置；102：第一电流传感器；104：第二电流传感器；106、106c、106j、106k、106r：无位置传感器控制部；108：占空比生成部；110：u、w/α、β变换部；112：磁通估计部；114：相位确定部；116：转矩估计部；118、118a：指令振幅生成部；120、120b、120c：磁化特性确定部；122、122j：脉动补偿确定部；124、124c、124d、124e、124f、124g、124h、124j、124k、124l、124m、124n、124p、124q：指令相位确定部；126：指令磁通生成部；128：电压指令生成部；130：α、β/u、v、w变换部；132、180、186、222、226：减法器；134：P增益；136：I增益；138、200：积分器；140、142、174、190、192、202、206、216：加法器；144：磁体磁通确定部；146：磁体相位确定部；148、150：α、β/qm变换部；152：谐波分量确定部；154：傅里叶变换部；156：磁能确定部；158：放大器；160、164、176、178、182、184、204、208：乘法器；162、166、224：低通滤波器；168：磁能表；170：脉动转矩确定部；172：脉动相位确定部；188、214：PI补偿器；189：谐振部；194、194c：电枢反作用磁通确定部；210、218：高通滤波器；212：符号反相器；220：增益乘法器；228：转矩分量确定部。

Claims (9)

1.一种旋转机控制装置，具备：

磁通估计部，其估计同步旋转机的磁通即旋转机磁通；

指令振幅生成部，其通过执行反馈控制来生成指令磁通的振幅即指令振幅，所述反馈控制使用了所估计出的所述旋转机磁通即估计磁通与所述同步旋转机的检测电流的第一内积或者所述同步旋转机的永磁体的所估计出的磁体磁通与所述检测电流的第二内积；

磁化特性确定部，其基于所述估计磁通和所述检测电流来确定所述磁体磁通的相位即磁体相位，使用以所述磁体相位为dm轴且以相对于所述磁体相位超前了90度的相位为qm轴的dm-qm坐标，来确定所述估计磁通的qm轴磁通、所述检测电流的qm轴电流以及所述磁体相位的谐波分量；

脉动补偿确定部，其使用基于所述qm轴电流和所述谐波分量而得到的脉动补偿转矩，来确定脉动补偿相位；

指令相位确定部，其基于所述脉动补偿相位、以及转矩指令或转速指令，来确定指令磁通矢量相位；以及

指令磁通生成部，其基于所述指令振幅和所述指令磁通矢量相位来生成所述指令磁通。

2.一种旋转机控制装置，具备：

磁通估计部，其估计同步旋转机的磁通即旋转机磁通；

指令振幅生成部，其通过执行反馈控制来生成指令磁通的振幅即指令振幅，所述反馈控制使用了所估计出的所述旋转机磁通即估计磁通与所述同步旋转机的检测电流的第一内积或者所述同步旋转机的永磁体的所估计出的磁体磁通与所述检测电流的第二内积；

磁化特性确定部，其基于所述估计磁通和所述检测电流来确定所述磁体磁通的相位即磁体相位，使用以所述磁体相位为dm轴且以相对于所述磁体相位超前了90度的相位为qm轴的dm-qm坐标，来确定所述估计磁通的qm轴磁通、所述检测电流的qm轴电流以及所述磁体相位的谐波分量；

脉动补偿确定部，其基于所述qm轴电流和所述谐波分量来确定脉动补偿转矩；

指令相位确定部，其基于由谐振部根据所述脉动补偿转矩而确定的脉动补偿相位、以及转矩指令或转速指令，来确定指令磁通矢量相位；以及

指令磁通生成部，其基于所述指令振幅和所述指令磁通矢量相位来生成所述指令磁通。

3.一种旋转机控制装置，具备：

磁通估计部，其估计同步旋转机的磁通即旋转机磁通；

指令振幅生成部，其通过执行反馈控制来生成指令磁通的振幅即指令振幅，所述反馈控制使用了所估计出的所述旋转机磁通即估计磁通与所述同步旋转机的检测电流的第一内积或者所述同步旋转机的永磁体的所估计出的磁体磁通与所述检测电流的第二内积；

脉动补偿确定部，其基于所述估计磁通和所述检测电流来确定所述磁体磁通的相位即磁体相位，使用以所述磁体相位为dm轴且以相对于所述磁体相位超前了90度的相位为qm轴的dm-qm坐标，基于包含所述检测电流的qm轴电流的脉动量的脉动补偿转矩通过谐振部来确定脉动补偿相位；

指令相位确定部，其基于所述脉动补偿相位、以及转矩指令或转速指令，来确定指令磁通矢量相位；以及

指令磁通生成部，其基于所述指令振幅和所述指令磁通矢量相位来生成所述指令磁通。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的旋转机控制装置，其中，

还具备相位确定部和转矩估计部，所述相位确定部基于所述估计磁通来确定所述估计磁通的相位即估计相位，所述转矩估计部基于所述估计磁通和所述检测电流来运算估计转矩，

所述指令相位确定部通过将用于使所述估计转矩收敛为指令转矩的转矩相位、所述脉动补偿相位以及所述估计相位相加，来确定所述指令磁通矢量相位。

5.根据权利要求1～3中的任一项所述的旋转机控制装置，其中，

所述指令相位确定部进行以下动作：使用针对所述同步旋转机的所述转速指令，来确定所述估计磁通的相位即估计相位应移动的、每个控制周期的移动量；以及使用所确定出的所述移动量和所述脉动补偿相位来确定所述指令磁通矢量相位。

6.根据权利要求1～3中的任一项所述的旋转机控制装置，其中，

还具备相位确定部，所述相位确定部基于所述估计磁通来确定所述估计磁通的相位即估计相位，

所述指令相位确定部进行以下动作：使用针对所述同步旋转机的所述转速指令，来确定所述估计相位应移动的、每个控制周期的移动量；以及使用所确定出的所述移动量、所述脉动补偿相位以及所述估计相位来确定所述指令磁通矢量相位。

7.根据权利要求5所述的旋转机控制装置，其中，

还具备转矩估计部，所述转矩估计部基于所述估计磁通和所述检测电流来运算估计转矩，

所述指令相位确定部还使用所述估计转矩来确定所述指令磁通矢量相位。

8.根据权利要求6所述的旋转机控制装置，其中，

还具备转矩估计部，所述转矩估计部基于所述估计磁通和所述检测电流来运算估计转矩，

所述指令相位确定部还使用所述估计转矩来确定所述指令磁通矢量相位。

9.根据权利要求1～3中的任一项所述的旋转机控制装置，其中，

所述指令振幅生成部将所述第一内积或所述第二内积的运算结果的目标值设定为零。

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