JP2000245199A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気自動車などで用いるモータを高速回転さ
せるとき、安定した出力トルクを実現するモータ制御装
置を得ること。 【解決手段】 本発明のモータ制御装置において、ステ
ータ巻線に流れる電流が電流指令値とおりになるように
ステータ巻線に印加する電圧指令値を作成する電圧指令
値作成手段と、電圧指令値を変化させる割合を示すゲイ
ンを作成するゲイン作成手段と、ステータ電流値を電流
指令値にどれだけ追従させることができないかを示す飽
和度を作成する飽和度作成手段とを具備するように構成
されており、ゲイン作成手段は、前記飽和度が大きくな
ると前記ゲインを大きくするよう構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車などで
用いるモータの駆動制御において、高速回転域におい
て、弱め界磁制御、または変形２相変調を行うとき、安
定した出力トルクを得るモータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ブラシレスモータを制御する方式
として、株式会社総合電子出版社が発行した「ＡＣサー
ボシステムの理論と設計の実際」に記載されたものが知
られている。また、電気学会技術報告の第６３５号「Ｐ
ＷＭインバータ制御方式の最新技術動向」には、変形２
相変調が記載されている。以下、図面を参照して従来の
モータ制御の方式について説明する。なお、以後、変形
２相変調は２相変調と称す。

【０００３】まず、従来のモータ制御装置について説明
する。従来のモータ制御装置は、回転座標系で電流を制
御し、ステータ巻線に正弦波状の電流を流すものであ
る。図４は、従来のモータ制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。図４において、ブラシレスモータ９は、ス
テータ電流が流れるステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗが巻
回されたステータ（図示せず）と、このステータ（図示
せず）に対向して近接して配置されたロータ３が設けら
れている。ここで、ステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗはス
ター結線（各ステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗの片端が１
点で接続される結線）されている。このロータ３の表面
には永久磁石（図示せず）が配置され、ステータ電流に
より生成される磁束とこの永久磁石（図示せず）による
磁束との相互作用によりロータ３が回転する。また、ブ
ラシレスモータ９には、回転中心がロータ３と同一で、
回転角度θを作成するロータリーエンコーダ４が設けら
れている。

【０００４】図４に示すように、モータ制御装置は、電
流センサ２ｕ、２ｖ、３／２相変換部２０、電流指令値
作成部１３０、電圧指令値作成部１４０、ステータ電圧
指令値作成部１５０、及び駆動部１０を具備している。
電流センサ２ｕ、２ｖはステータ巻線１ｕ、１ｖに流れ
るステータ電流値ｉｕ、ｉｖを検出する。３／２相変換
部２０は、回転角度θとステータ電流値ｉｕ、ｉｖとに
基づきｄ軸電流値ｉｄとｑ軸電流値ｉｑとを作成する。
電流指令値作成部１３０は、電流指令値振幅Ｉ＊に基づ
きｄ軸電流指令値ｉｄ＊とｑ軸電流指令値ｉｑ＊とを作
成する。電圧指令値作成部１４０は、ｄ軸電流値ｉｄと
ｑ軸電流値ｉｑとｄ軸電流指令値ｉｄ＊とｑ軸電流指令
値ｉｑ＊とに基づきｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ軸電圧指
令値ｖｑ＊とを作成する。ステータ電圧指令値作成部１
５０は、回転角度θとｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ軸電圧
指令値ｖｑ＊とｄ軸積分項ｖｄｉ＊とｑ軸積分項ｖｑｉ
＊とに基づきステータ電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ
＊を作成する。駆動部１０は、ステータ電圧指令値ｖｕ
＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊に基づきステータ巻線１ｕ、１ｖ、
１ｗに電圧を印加する。

【０００５】図４に示した従来のモータ制御装置は以下
のように動作する。電流センサ２ｕ、２ｖがぞれぞれの
ステータ巻線１ｕ、１ｖに流れている電流をを示すステ
ータ電流値ｉｕ、ｉｖを検出し、３／２相変換部２０
は、下記式（１）に示すようにｄ軸電流値ｉｄとｑ軸電
流値ｉｑとを作成する。

【０００６】

【数１】

【０００７】次に、ｄ軸とｑ軸について説明する。図５
は、ステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗとロータ３とｄ軸と
ｑ軸と回転角度θとの関係を示す図である。図５におい
て、説明を簡単にするために、モータの磁極数を２とす
る。ｄ軸をロータ３に配置された永久磁石（図示せず）
の中心を通る磁束と同じ向きとし、ｑ軸をｄ軸に対して
９０°進んだ向きとする。また、ステータ巻線１ｕによ
る磁界の向きとｄ軸のなす角度を回転角度θとし、ロー
タ３の回転する向きをθの正の向きとする。

【０００８】上記の条件において、各ステータ巻線１
ｕ、１ｖ、１ｗに流れる電流を示すステータ電流値ｉ
ｕ、ｉｖ、ｉｗを回転座標系であるｄ−ｑ軸上のｄ軸電
流値ｉｄとｑ軸電流値ｉｑに変換する。また、ステータ
巻線に印加する電圧についても同様である。なお、磁極
数が２より大きいモータについても同様であるが、磁極
数が２ｐ（ｐは正の整数）のモータでは、回転角度θは
ロータ３の機械的な回転角度をｐ倍したものとなる（座
標変換で使用する回転角度θは電気角と呼ばれる。ま
た、ロータの機械的な回転角度は機械角と呼ばれる。以
後、特に明記しないとき、回転角度は電気角を表す）。

【０００９】電気自動車を制御する上位ＣＰＵ（図示せ
ず）は、モータに流す電流の大きさの指令値を示す電流
指令値振幅Ｉ＊を作成する。電流指令値作成部１３０
は、ｄ軸電流の指令値であるｄ軸電流指令値ｉｄ＊を０
し、ｑ軸電流の指令値であるｑ軸電流指令値ｉｑ＊を電
流指令値振幅Ｉ＊とする。電圧指令値作成部１４０は、
３／２相変換部２０から入力されたｄ軸電流値ｉｄをｄ
軸電流指令値ｉｄ＊に一致するようにｄ軸電圧指令値ｖ
ｄ＊を制御する。また、電圧指令値作成部１４０は、ｑ
軸電流値Ｉｑをｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に一致するように
ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊を制御する。具体的には、下記式
（２）に示すようにｄ軸電流指令値ｉｄ＊とｄ軸電流値
ｉｄの偏差ｅｄを比例ゲインＫＰＤ、積分ゲインＫＩＤ
で比例積分したものをｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とする。図
４において、比例動作させたものをｄ軸比例項ｖｄｐ
＊、及び積分動作させたものをｄ軸積分項ｖｄｉ＊と示
す。

【００１０】また、下記式（３）に示すように、ｑ軸電
流指令値ｉｑ＊とｑ軸電流値ｉｑの偏差ｅｑを比例ゲイ
ンＫＰＱ、積分ゲインＫＩＱで比例積分したものをｑ軸
電圧指令値ｖｑ＊とする。図４において、比例動作させ
たものをｑ軸比例項ｖｑｐ＊、積分動作させたものをｑ
軸積分項ｖｑｉ＊と称す。なお、ｓはラプラス演算子で
あり、１／ｓは積分を表す。

【００１１】

【数２】

【００１２】ステータ電圧指令値作成部１５０は、２／
３相変換部５１と２相変調部１５５とを有する。２／３
相変換部５１は回転角度θとｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ
軸電圧指令値ｖｑ＊とに基づき仮ステータ電圧指令値ｖ
ｕ＊１、ｖｖ＊１、ｖｗ＊１を作成する。２相変調部１
５５は回転角度θとｄ軸積分項ｖｄｉ＊とｑ軸積分項ｖ
ｑｉ＊と仮ステータ電圧指令値ｖｕ＊１、ｖｖ＊１、ｖ
ｗ＊１とに基づきステータ電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、
ｖｗ＊を作成する。２／３相変換部５１は、下記式
（４）に示すように、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ軸電圧
指令値ｖｑ＊とを座標変換し、仮ステータ電圧指令値ｖ
ｕ＊１、ｖｖ＊１、ｖｗ＊１を作成する。

【００１３】

【数３】

【００１４】２相変調部１５５は２相変調を行う。２相
変調部１５５は、全ての仮ステータ電圧指令値ｖｕ＊
１、ｖｖ＊１、ｖｗ＊１に時間的に変化する同一の値を
加算、または減算し、回転角度θの６０°ごとにいずれ
かの相が電源電圧の最大値ＶＭＡＸ、または最小値ＶＭ
ＩＮになるステータ電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊
を作成する。具体的には、ステータ電圧指令値ｖｕ＊、
ｖｖ＊、ｖｗ＊は下記式（５）〜（１０）に示すように
作成される。

【００１５】

【数４】

【００１６】式（５）〜（１０）において、βｖ＊はｄ
軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値ｖｑ＊とのベクト
ル和とｑ軸のなす角度である。以後、βｖ＊を電圧指令
値位相と称す。

【００１７】図６は、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ軸電圧
指令値ｖｑ＊と電圧指令値ｖ＊の大きさと電圧指令値位
相βｖ＊との関係を示す図である。ここで、電圧指令値
位相βｖ＊を求めるために、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊の代
わりにｄ軸積分項ｖｄｉ＊を用いて、ｑ軸電圧指令値ｖ
ｑ＊の代わりにｑ軸積分項ｖｑｉ＊を用いることによ
り、高調波成分の影響を小さくしている。式（５）〜
（１０）において、仮ステータ電圧指令値ｖｕ＊１、ｖ
ｖ＊１、ｖｗ＊１には同一の値が加算されるため、ステ
ータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗに、仮ステータ電圧指令値ｖ
ｕ＊１、ｖｖ＊１、ｖｗ＊１が印加されても、ステータ
電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊が印加されても、線
間電圧（ステータ巻線間の電圧）は同一となる。よっ
て、ステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗには同一の電流が流
れる。また、いずれかの相のステータ電圧指令値が電源
電圧の最大値ＶＭＡＸ、または最小値ＶＭＩＮとなるた
め、常にいずれかの相がスイッチングを行わない。この
ように構成されているため、従来のモータ制御装置はス
イッチング損失を減らしていた。

【００１８】図７は従来のモータ制御装置における駆動
部の構成を示す回路図である。図７において、駆動部１
０は、直流の電源１１と、この電源１１に並列に接続さ
れた電解コンデンサ１２と、三角波信号を発生する三角
波発生器１３とを有している。また、駆動部１０は、上
側ＩＧＢＴ１５ｕ、１５ｖ、１５ｗと、上側ダイオード
１６ｕ、１６ｖ、１６ｗと、下側ＩＧＢＴ１７ｕ、１７
ｖ、１７ｗと、下側ダイオード１８ｕ、１８ｖ、１８ｗ
と、プリドライブ器１４ｕ、１４ｖ、１４ｗとを具備し
ている。

【００１９】上側ＩＧＢＴ１５ｕ、１５ｖ、１５ｗはコ
レクタが電源１１の正極に接続され、エミッタがステー
タ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗにそれぞれ接続されており、上
側ダイオード１６ｕ、１６ｖ、１６ｗは上側ＩＧＢＴ１
５ｕ、１５ｖ、１５ｗにそれぞれ逆並列接続されてい
る。下側ＩＧＢＴ１７ｕ、１７ｖ、１７ｗはコレクタが
ステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗにそれぞれ接続され、エ
ミッタが電源１１の負極に接続されており、下側ダイオ
ード１８ｕ、１８ｖ、１８ｗは下側ＩＧＢＴ１７ｕ、１
７ｖ、１７ｗにそれぞれ逆並列接続されている。プリド
ライブ器１４ｕ、１４ｖ、１４ｗは、三角波信号とステ
ータ電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊とに基づき上側
ＩＧＢＴ１５ｕ、１５ｖ、１５ｗのそれぞれのゲート電
圧と下側ＩＧＢＴ１７ｕ、１７ｖ、１７ｗのそれぞれの
ゲート電圧とを制御する。

【００２０】三角波発生器１３は、最大値がＶＭＡＸで
最小値がＶＭＩＮである三角波信号を発生する。プリド
ライブ器１４ｕは、ステータ電圧指令値ｖｕ＊と三角波
信号とを比較し、ステータ電圧指令値ｖｕ＊の方が大き
いとき上側ＩＧＢＴ１５ｕを通電状態とし、下側ＩＧＢ
Ｔ１７ｕを非通電状態とする。一方、ステータ電圧指令
値ｖｕ＊の方が小さいとき上側ＩＧＢＴ１５ｕを非通電
状態とし、下側ＩＧＢＴ１７ｕを通電状態とする。な
お、通電状態が遷移するとき、電源１１の短絡を防ぐた
め上側ＩＧＢＴ１５ｕと下側ＩＧＢＴ１７ｕとを短い時
間だけ非通電状態とする。この非通電状態の短い時間を
デッドタイムと称す。他相のプリドライブ器１４ｖ、１
４ｗについても、上記プリドライブ器１４ｕと同様に動
作させる。このように、従来のモータ制御装置は、回転
座標系で電流を制御して、ステータ巻線１ｕ、１ｖ、１
ｗに正弦波状の電流を流している。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
モータ制御装置は、電源電圧が有限であるため、ステー
タ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗに印加する電圧が大きくなる
と、以下の２つの問題点が発生する。第１の問題点は、
電圧指令値作成部１４０のゲインが実効的に小さくな
り、振動が発生する場合があることである。第２の問題
点は、２相変調において、動作が不安定になる場合があ
ることである。以下、それらの問題点について説明をす
る。

【００２２】まず、第１の問題点である電圧指令値作成
部１４０のゲインが実効的に小さくなることを説明す
る。説明を簡単にするため、２相変調部１５５を動作さ
せず、仮ステータ電圧指令値ｖｕ＊１、ｖｖ＊１、ｖｗ
＊１をそのままステータ電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖ
ｗ＊とするときを考える。以下、｜ｖ＊｜は、図６のよ
うに、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値ｖｑ＊の
なすベクトルの大きさを示す。以後、｜ｖ＊｜を電圧指
令値の大きさと称す。また、以下の説明におけるＥは、
電源１１の負極を基準としたときの正極の電圧値を示
す。

【００２３】式（４）から、電圧指令値の大きさ｜ｖ＊
｜が√｛（３／２）・（Ｅ／２）｝のとき、ステータ電
圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊の振幅は（Ｅ／２）と
なる。ここで、√｛（３／２）・（Ｅ／２）｝は（３／
２）・（Ｅ／２）の平方根を表す。ステータ巻線１ｕ、
１ｖ、１ｗに印加できる電圧の振幅の最大値は（Ｅ／
２）であるため、電圧指令値の大きさ｜ｖ＊｜が√
｛（３／２）・（Ｅ／２）｝より小さいとき、ステータ
電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊とおりの電圧をステ
ータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗに印加できる。しかし、電圧
指令値の大きさ｜ｖ＊｜が√｛（３／２）・（Ｅ／
２）｝より大きいとき、ステータ電圧指令値ｖｕ＊、ｖ
ｖ＊、ｖｗ＊とおりの電圧をステータ巻線１ｕ、１ｖ、
１ｗに印加できない。図８は、その様子を示している。

【００２４】図８の（ａ）は、電圧指令値の大きさ｜ｖ
＊｜が√｛（３／２）・（Ｅ／２）｝より小さいときの
ステータ電圧指令値ｖｕ＊の大きさと実際にステータ巻
線１ｕに印加される電圧を示したものである。式（４）
より、電圧指令値の大きさ｜ｖ＊｜に√｛（２／３）｝
の値を乗じたものが、ステータ電圧指令値ｖｕ＊の振幅
となる。このとき、斜線部（図８の（ａ）において、斜
線模様にて示す領域）が実際に印加される電圧である。
この斜線部の領域の面積Ｓは、下記式（１１）に示すよ
うになる。式（１１）において、ｔは時間を示し、ａは
ステータ電圧指令値振幅であり、下記式（１２）で表さ
れ、ステータ電圧指令値はｖｕ＊＝ａ・ｓｉｎ（ｔ）の
ように変化するものとする。

【００２５】

【数５】

【００２６】

【数６】

【００２７】ここで、ステータ電圧指令値振幅ａを大き
くしたときを考える。図８の（ａ）における格子部（格
子模様で示す領域）の面積が増分である。実際にステー
タ巻線１ｕに印加される電圧は、欠けることなく増加し
ている。このとき、ステータ電圧指令値振幅ａの増分に
対する面積の増加率（ｄＳ／ｄａ）はＥで一定である。

【００２８】図８の（ｂ）は、電圧指令値の大きさ｜ｖ
＊｜が√｛（３／２）・（Ｅ／２）｝より大きいとき
（ステータ指令値振幅ａが（Ｅ／２）より大きいとき）
のステータ電圧指令値ｖｕ＊と実際にステータ巻線１ｕ
に印加される電圧とを示したものである。実際にステー
タ巻線１ｕに印加される電圧は、斜線部（斜線模様で示
す領域）のようになる。（Ｅ／２）を超える電圧を印加
できないため、（Ｅ／２）を超える部分（点線で示す部
分）は（Ｅ／２）に抑えられている。この斜線部の面積
Ｓは、下記式（１３）で示すようになる。

【００２９】

【数７】

【００３０】ここで、ステータ電圧指令値振幅ａを大き
くしたときを考える。図８の（ｂ）において格子部（格
子模様で示す領域）の面積が増分である。実際にステー
タ巻線１ｕに印加される電圧は、（Ｅ／２）より小さい
部分であり、（Ｅ／２）より大きい部分は印加されな
い。

【００３１】図９の（ａ）はステータ電圧指令値振幅ａ
とステータ電圧指令値振幅に対する印加電圧の領域の面
積の増加率との関係を示す図である。図９の（ａ）に示
すように、ステータ電圧指令値振幅ａが大きくなればな
るほど、ステータ電圧指令値振幅ａの増分に対する面積
の増加率（ｄＳ／ｄａ）は小さくなる。図９の（ａ）の
横軸はステータ電圧指令値振幅ａを（Ｅ／２）で割った
ものであり、横軸が１のときステータ電圧指令値ｖｕ
＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊の振幅が電源電圧Ｅの１／２倍と等
しくなる。また、縦軸は（ｄＳ／ｄａ）をＥで割ったも
のである。ステータ電圧指令値振幅ａが（Ｅ／２）以下
のとき（横軸が１以下のとき）、縦軸は１となる。以上
はｕ相についての説明したが、他相についても同様の動
作であるため、その説明は省略する。

【００３２】このように、ステータ電圧指令値振幅ａの
大きさにより、ステータ電圧指令値振幅ａの増分に対す
る面積の増加率（ｄＳ／ｄａ）が変化する。つまり、ス
テータ電圧指令値振幅ａ（電圧指令値の大きさ｜ｖ＊
｜）の変化に対して、ステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗに
印加される電圧の増加率が変化する。したがって、電圧
指令作成部１４０におけるゲインＫＰＤ、ＫＩＤ、ＫＰ
Ｑ、ＫＩＱが一定のとき、電圧指令値の大きさ｜ｖ＊｜
が大きくなると、実際にステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗ
に印加される電圧の増分は小さくなる。このため、電圧
指令作成部１４０は実効的にゲインが小さくなる。従来
のモータ制御装置において、電圧指令値作成部１４０に
おけるゲインＫＰＤ、ＫＩＤ、ＫＰＱ、ＫＩＱは一定で
あるため、電圧指令値の大きさ｜ｖ＊｜が変化すると実
効的なゲインが変化する。従って、従来のモータ制御装
置は常に最適なゲインを与えることができず、振動が発
生する場合があるという問題点があった。

【００３３】次に、第２の問題点である２相変調におい
て動作が不安定になる場合があることについて説明す
る。図１０の（ａ）は、ステータ電圧指令値振幅ａが
（１.１５Ｅ／２）より小さいときの仮ステータ電圧指
令値ｖｕ＊１とステータ電圧指令値ｖｕ＊との波形図で
ある。正弦波状に変化する波形は、仮ステータ電圧指令
値ｖｕ＊１である。もう１つの波形は、ステータ電圧指
令値ｖｕ＊であり、前述の式（５）〜（１０）に従い仮
ステータ電圧指令値ｖｕ＊１から変換される。６０°≦
（回転角度θ＋電圧指令値位相βｖ＊）＜１２０°のと
き、ステータ電圧指令値ｖｕ＊＝ＶＭＩＮ（＝−Ｅ／
２）であり、ｕ相のスイッチングがオフ（上側ＩＧＢＴ
１５ｕが常に非通電状態、下側ＩＧＢＴ１７ｕが常に通
電状態となり、ｕ相の通電状態が変化しない状態）とな
る。また、２４０°≦（回転角度θ＋電圧指令値位相β
ｖ＊）＜３００°のとき、ステータ電圧指令値ｖｕ＊＝
ＶＭＡＸ（＝Ｅ／２）であり、ｕ相のスイッチングがオ
フ（上側ＩＧＢＴ１５ｕが常に通電状態、下側ＩＧＢＴ
１７ｕが常に非通電状態となり、ｕ相の通電状態が変化
しない状態）となる。

【００３４】図１０の（ｂ）は、ステータ電圧指令値振
幅ａが（１.１５Ｅ／２）より大きいときの仮ステータ
電圧指令値ｖｕ＊１とステータ電圧指令値ｖｕ＊とを示
す波形図である。図１０の（ａ）と同様に、正弦波状に
変化する波形は、仮ステータ電圧指令値ｖｕ＊１であ
り、もう１つの波形は、ステータ電圧指令値ｖｕ＊であ
る。６０°≦（回転角度θ＋電圧指令値位相βｖ＊）＜
１２０°と２４０°≦（回転角度θ＋電圧指令値位相β
ｖ＊）＜３００°のとき、スイッチングがオフとなる。
ここで、スイッチングがオフとなる区間の前後で、ステ
ータ電圧指令値ｖｕ＊がＶＭＡＸより大きいときや、Ｖ
ＭＩＮより小さいときがある。このような電圧をステー
タ巻線１ｕに印加することができない。

【００３５】以上の説明はｕ相についてなされたが、他
相についても同様に動作するため、その説明は省略す
る。従来のモータ制御装置において、２相変調部１５５
は常に動作しているため、ステータ電圧指令値ｖｕ＊の
とおりにステータ巻線１ｕに電圧が印加できない区間が
生じる。そのため、従来のモータ制御装置においては、
動作が不安定になることがあった。

【００３６】本発明は、上記の２つの問題点を解決する
ものであり、電圧指令値の大きさ｜ｖ＊｜が大きくなっ
ても、すなわちステータ電圧指令値振幅ａが大きくなっ
ても、安定した出力トルクを実現することができるモー
タ制御装置を得ることを目的とする。

【００３７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るモータ制御装置は、モータのステータ
巻線に流す電流指令値を作成する電流指令値作成手段
と、前記ステータ巻線に流れる電流を検知して、そのス
テータ電流値を出力する電流センサと、前記電流指令値
と前記ステータ電流値とに基づき前記ステータ巻線に印
加する電圧指令値を作成する電圧指令値作成手段と、前
記電圧指令値に基づき前記ステータ巻線に電圧を印加す
る駆動手段と、前記電流指令値と前記ステータ電流値と
に基づき前記ステータ電流値を前記電流指令値に追従さ
せる得る余裕のなさを示す飽和度を作成する飽和度作成
手段と、前記電圧指令値作成手段において前記電圧指令
値を変化させる割合を示すゲインを作成するゲイン作成
手段と、を具備するモータ制御装置であって、前記電圧
指令値作成手段が前記ゲインに基づき前記電圧指令値を
変化させるよう構成され、及び前記ゲイン作成手段が前
記飽和度に基づき前記ゲインを変化させるよう構成され
ている。上記のように構成されているため、本発明のモ
ータ制御装置は、電圧指令値の大きさが大きくなって
も、平坦な実効的なゲインを実現し、安定した出力トル
クを得ることができる。

【００３８】他の観点による発明に係るモータ制御装置
は、モータのステータ巻線に流す電流指令値を作成する
電流指令値作成手段と、前記ステータ巻線に流れる電流
を検知して、そのステータ電流値を出力する電流センサ
と、前記電流指令値と前記ステータ電流値とに基づき前
記ステータ巻線に印加する電圧指令値を作成する電圧指
令値作成手段と、前記電圧指令値に基づき前記ステータ
巻線に電圧を印加する駆動手段と、前記電流指令値と前
記ステータ電流値とに基づき前記ステータ電流値を前記
電流指令値に追従させ得る余裕のなさを示す飽和度を作
成する飽和度作成手段と、を具備するモータ制御装置で
あって、前記電圧指令値作成手段が全ての前記電圧指令
値に時間的に変化する実質的に同一の値を加算するよう
に変更して新たな前記電圧指令値を作成する２相変調手
段を有して構成されており、及び前記電圧指令値作成手
段が前記飽和度に基づき前記２相変調手段を制御するよ
う構成されている。上記のように構成されているため、
本発明のモータ制御装置は、２相変調手段を制御するた
め、安定した動作を得ることができる。

【００３９】他の観点による発明に係るモータ制御装置
は、ロータの軸上に設定された回転座標であるｄ軸とｑ
軸とから構成されたｄ−ｑ軸上の電流の指令値を示すｄ
軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを作成する電流指令値
作成手段と、前記ロータに対向して近接して配置された
ステータに巻回されたステータ巻線に流れる電流を検知
して、そのステータ電流値を出力する電流センサと、前
記ステータ電流値に基づき前記ｄ−ｑ軸上に座標変換さ
れたｄ軸電流値とｑ軸電流値とを作成する３／２相変換
手段と、前記ｄ軸電流指令値と前記ｄ軸電流値の偏差で
あるｄ軸電流誤差に基づきｄ軸電圧指令値を作成し、前
記ｑ軸電流指令値と前記ｑ軸電流値の偏差であるｑ軸電
流誤差に基づきｑ軸電圧指令値を作成する電圧指令値作
成手段と、前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値と
に基づき前記ステータ巻線に印加するステータ電圧指令
値を作成するステータ電圧指令値作成手段と、前記ステ
ータ電圧指令値に基づき前記ステータ巻線に電圧を印加
する駆動手段と、前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指
令値と前記ｄ軸電流値と前記ｑ軸電流値とに基づき前記
ステータ電流値を前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指
令値とにより表される電流の指令値に追従させ得る余裕
のなさを示す飽和度を作成する飽和度作成手段と、を具
備するモータ制御装置であって、前記飽和度作成手段が
前記ｄ軸電流誤差と前記ｑ軸電流誤差とに基づき前記飽
和度を作成するよう構成されており、及び前記電流指令
値作成手段が前記飽和度に基づき前記電流指令値の位相
である電流指令値位相を変化させるよう構成されてい
る。上記のように構成されているため、本発明のモータ
制御装置は、電流指令値作成手段が飽和度に基づき電流
指令値位相を変化させるため、安定した動作を得ること
ができる。

【００４０】他の観点による発明に係るモータ制御装置
は、ロータの軸上に設定された回転座標であるｄ軸とｑ
軸とから構成されたｄ−ｑ軸上の電流の指令値を示すｄ
軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを作成する電流指令値
作成手段と、前記ロータに対向して近接して配置された
ステータに巻回されたステータ巻線に流れる電流を検知
して、そのステータ電流値を示す信号を出力する電流セ
ンサと、前記ステータ電流値に基づき前記ｄ−ｑ軸上に
座標変換されたｄ軸電流値とｑ軸電流値とを作成する３
／２相変換手段と、前記ｄ軸電流指令値と前記ｄ軸電流
値の偏差であるｄ軸電流誤差に基づきｄ軸電圧指令値を
作成し、前記ｑ軸電流指令値と前記ｑ軸電流値の偏差で
あるｑ軸電流誤差に基づきｑ軸電圧指令値を作成する電
圧指令値作成手段と、前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電
圧指令値とに基づき前記ステータ巻線に印加するステー
タ電圧指令値を作成するステータ電圧指令値作成手段
と、前記ステータ電圧指令値に基づき前記ステータ巻線
に電圧を印加する駆動手段と、前記ｄ軸電流指令値と前
記ｑ軸電流指令値と前記ｄ軸電流値と前記ｑ軸電流値と
に基づき前記ステータ電流値を前記ｄ軸電流指令値と前
記ｑ軸電流指令値とで表される電流の指令値に追従させ
得る余裕のなさを示す飽和度を作成する飽和度作成手段
と、前記電圧指令値作成手段において前記ｄ軸電圧指令
値と前記ｑ軸電圧指令値とを変化させる割合を示すゲイ
ンを作成するゲイン作成手段と、を具備するモータ制御
装置であって、前記電圧指令値作成手段が前記ゲインに
基づき前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値とを変
化させるよう構成されており、及び前記ゲイン作成手段
が前記飽和度に基づき前記ゲインを変化させるよう構成
されている。上記のように構成されているため、本発明
のモータ制御装置は、ゲイン作成手段が飽和度に基づき
ゲインを変化させるため、平坦な実効的なゲインを実現
し、振動の発生を抑制することができる。

【００４１】他の観点による発明に係るモータ制御装置
は、ロータの軸上に設定された回転座標であるｄ軸とｑ
軸とから構成されたｄ−ｑ軸上の電流の指令値を示すｄ
軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを作成する電流指令値
作成手段と、前記ロータに対向して近接して配置された
ステータに巻回されたステータ巻線に流れる電流を検知
して、そのステータ電流値を出力する電流センサと、前
記ステータ電流値に基づき前記ｄ−ｑ軸上に座標変換さ
れたｄ軸電流値とｑ軸電流値とを作成する３／２相変換
手段と、前記ｄ軸電流指令値と前記ｄ軸電流値の偏差で
あるｄ軸電流誤差に基づきｄ軸電圧指令値を作成し、前
記ｑ軸電流指令値と前記ｑ軸電流値の偏差であるｑ軸電
流誤差に基づきｑ軸電圧指令値を作成する電圧指令値作
成手段と、前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値と
に基づき前記ステータ巻線に印加するステータ電圧指令
値を作成するステータ電圧指令値作成手段と、前記ステ
ータ電圧指令値に基づき前記ステータ巻線に電圧を印加
する駆動手段と、前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指
令値と前記ｄ軸電流値と前記ｑ軸電流値とに基づき前記
ステータ電流値を前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指
令値とで表される電流の指令値に追従させ得る余裕のな
さを示す飽和度を作成する飽和度作成手段と、を具備す
るモータ制御装置であって、前記ステータ電圧指令値作
成手段が、前記ｄ−ｑ軸上の前記ｄ軸電圧指令値と前記
ｑ軸電流指令値を座標変換し前記ステータ電圧指令値を
作成する２／３相変換手段と、全ての前記ステータ電圧
指令値に時間的に変化する同一の値を加算するように変
更し新たな前記ステータ電圧指令値とする２相変調手段
とを有しており、前記ステータ電圧指令作成手段が前記
飽和度に基づき前記２相変調手段を制御するよう構成さ
れている。上記のように構成されているため、本発明の
モータ制御装置は、２相変調手段を制御するため、安定
したモータの高速回転を実現することができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について添付の図面を用いて説明する。 《第１の実施例》第１の実施例におけるモータ制御装置
と従来のモータ制御装置の主な違いは、ステータ巻線に
流すことができる最大電流値に対する現在の電流値の割
合、即ちステータ巻線に流すことができる電流の余裕の
なさを示す飽和度ｓｖを作成し、この飽和度ｓｖをモー
タ制御装置における各部の制御に使用し、モータを安定
して動作させることである。具体的には、飽和度ｓｖに
基づき、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊を作成し、電圧指令値作
成部４０のゲインＫＰＤ、ＫＩＤ、ＫＰＱ、ＫＩＱを変
化させて、２相変調部５５を制御（動作・不動作の制
御）する。以下、第１の実施例のモータ制御装置の詳細
について説明する。

【００４３】図１は、第１の実施例におけるモータ制御
装置の構成を示すブロック図である。前述の図４におけ
る従来のモータ制御装置にくらべて、第１の実施例にお
けるモータ制御装置は、ｄ軸積分項ｖｄｉ＊とｑ軸積分
項ｖｑｉ＊とに基づき飽和度ｓｖを作成する飽和度作成
部８０と、飽和度ｓｖに基づきｄ軸比例ゲインＫＰＤと
ｄ軸積分ゲインＫＩＤとｑ軸比例ゲインＫＰＱとｑ軸積
分ゲインＫＩＱとを作成するゲイン作成部９０とが付加
されている。また、電流指令値作成部３０、電圧指令値
作成部４０、及びステータ電圧指令値作成部５０は、図
４に示した従来のモータ制御装置における電流指令値作
成部１３０、電圧指令値作成部１４０、及びステータ電
圧指令値作成部１５０の動作と異なっている。

【００４４】電流指令値作成部３０は、飽和度ｓｖにも
基づきｄ軸電流指令値ｉｄ＊とｑ軸電流指令値ｉｑ＊と
を作成する。電圧指令値作成手段４０は、ｄ軸比例ゲイ
ンＫＰＤとｄ軸積分ゲインＫＩＤとｑ軸比例ゲインＫＰ
Ｑとｑ軸積分ゲインＫＩＱとにも基づきｄ軸電圧指令値
ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値ｖｑ＊とを作成する。また、ス
テータ電圧指令値作成部５０は、飽和度ｓｖにも基づき
ステータ電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を作成す
る。それ以外の構成は従来のモータ制御装置と同様であ
り、図４と同一の符号で表し、説明を省略する。

【００４５】図１に示すモータ制御装置は以下のように
動作する。飽和度作成部８０は、後述する方法により、
駆動部１０がどれだけステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗに
電流を流す余裕がないかを示す飽和度ｓｖを作成する。
電流指令値作成部３０は、電流指令値振幅Ｉ＊と飽和度
ｓｖとに基づきｄ軸電流指令値ｉｄ＊を作成するｄ軸電
流指令値作成部６０と、電流指令値振幅Ｉ＊とｄ軸電流
指令値ｉｄ＊とに基づきｑ軸電流指令値ｉｑ＊を作成す
るｑ軸電流指令値作成部７０とを具備する。

【００４６】ｄ軸電流指令値作成部６０は、飽和度ｓｖ
が飽和度基準値ｓｖ０に一致するようにｄ軸電流指令ｉ
ｄ＊を制御する。具体的には、飽和度ｓｖの基準値を示
す飽和度基準値ｓｖ０をＫＥ・（Ｅ／２）・（Ｅ／２）
として作成する。ここで、ＫＥはある設定された値であ
り、Ｅは電源１０の負極に対する正極の電圧である。ま
た、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊の最小値を示すｄ軸電流指令
最小値ｉｄ＊ｍｉｎを電流指令値振幅最大値Ｉ＊ｍａｘ
に−１を乗じた値として作成し、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊
の最大値を示すｄ軸電流指令最大値ｉｄ＊ｍａｘを（Ｉ
＊・ｓｉｎβ０）に−１を乗じた値として作成する。こ
こで、電流指令値振幅最大値Ｉ＊ｍａｘは、電流指令値
振幅Ｉ＊の最大値を示し、駆動部１０の上側ＩＧＢＴ１
５ｕ、１５ｖ、１５ｗと下側ＩＧＢＴ１７ｕ、１７ｖ、
１７ｗの最大コレクタ電流などから決定される。また、
β０は０°から４５°までのある設定された値である。
そして、下記式（１４）に示すように、飽和度基準値ｓ
ｖ０と飽和度ｓｖとの偏差ｅｓｖを比例ゲインＫＰＷ、
積分ゲインＫＩＷで比例積分したものをｄ軸電流指令値
ｉｄ＊とする。ただし、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊がｄ軸電
流指令最大値ｉｄ＊ｍａｘより大きいとき、ｄ軸電流指
令値ｉｄ＊をｄ軸電流指令最大値ｉｄ＊ｍａｘとし、ｄ
軸電流指令値ｉｄ＊がｄ軸電流指令最小値ｉｄ＊ｍｉｎ
より小さいとき、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊をｄ軸電流指令
最小値ｉｄ＊ｍｉｎとするように、ｄ軸電流指令値作成
部６０はリミット動作する。

【００４７】

【数８】

【００４８】ｑ軸電流指令値作成部７０は、ｄ軸電流指
令値ｉｄ＊の絶対値｜ｉｄ＊｜が大きくなった場合に
は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊が小さくなるようにｑ軸電流
指令値ｉｑ＊を作成する。具体的には、ｄ軸電流指令値
ｉｄ＊の絶対値｜ｉｄ＊｜が電流指令値振幅Ｉ＊より小
さいとき、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊を｛（電流指令値Ｉ＊
の二乗値）−（ｄ軸電流指令値ｉｄ＊の二乗値）｝の平
方根とし、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊の大きさが電流指令値
振幅Ｉ＊より大きいとき、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊を０と
する。このように、ｄ軸電流指令値作成部６０とｑ軸電
流指令値作成部７０とを動作させることにより、ｄ軸電
流指令値ｉｄ＊の絶対値｜ｉｄ＊｜が電流指令値振幅Ｉ
＊より小さいときは、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊とｑ軸電流
指令値ｉｑ＊のベクトル和の大きさを電流指令値振幅Ｉ
＊にする。一方、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊の絶対値｜ｉｄ
＊｜が電流指令値振幅Ｉ＊より大きいときは、ｑ軸電流
指令値ｉｑ＊を０にし、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊とｑ軸電
流指令値ｉｑ＊のベクトル和をできるだけ小さくする。
また、ｄ軸電流指令最小値ｉｄ＊ｍｉｎを（−Ｉ＊ｍａ
ｘ）とすることにより、ステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗ
に流れる電流の最大値を制限する。さらに、ロータに配
置される永久磁石をロータ内部に埋め込んだ埋込磁石型
モータでは、β０を０より大きくし、ｄ軸電流指令最大
値ｉｄ＊ｍａｘを（−Ｉ＊・ｓｉｎβ０）にする。この
ように構成することにより、負のｄ軸電流ｉｄを流して
（Ｉ＊＝０のときを除く）、リラクタンストルクを利用
し、第１の実施例のモータ制御装置は出力トルクを増大
させることが可能となる。

【００４９】ゲイン作成部９０は、飽和度ｓｖが予め決
めた値より大きくなると、ｄ軸比例ゲインＫＰＤとｄ軸
積分ゲインＫＩＤとｑ軸比例ゲインＫＰＱとｑ軸積分ゲ
インＫＩＱとを大きくするように作成する。具体的に
は、下記式（１５）から（１８）に示すように、ある設
定された値（ＫＰＤ０、ＫＩＤ０、ＫＰＱ０、ＫＩＱ
０）にそれぞれゲイン補正係数ＫＧを乗算したものをｄ
軸比例ゲインＫＰＤ、ｄ軸積分ゲインＫＩＤ、ｑ軸比例
ゲインＫＰＱ、及びｑ軸積分ゲインＫＩＱとする。ここ
で、ゲイン補正計数ＫＧは下記（１９）のように作成
し、図９の（ｂ）のように変化させる。図９の（ｂ）は
飽和度ｓｖとゲイン補正係数ＫＧとの関係を示す図であ
る。

【００５０】

【数９】

【００５１】

【数１０】

【００５２】第１の実施例における電圧指令値作成部４
０の動作は、前述の図４に示した従来のモータ制御装置
における電圧指令値作成部１４０と同様であるが、以下
の点のみが異なる。ゲイン作成部９０で作成されたゲイ
ンＫＰＤ、ＫＩＤ、ＫＰＱ、ＫＩＱを用いてｄ軸電圧指
令値ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値ｖｑ＊とを作成する。ま
た、下記式（２０）、（２１）のように、ｄ軸電流値指
令ｉｄ＊とｄ軸電流値ｉｄの偏差ｅｄを積分ゲインＫＩ
Ｄで積分したものをｄ軸積分項ｖｄｉ＊とし、ｑ軸電流
値指令ｉｑ＊とｑ軸電流値ｉｑの偏差ｅｑを積分ゲイン
ＫＩＱで積分したものをｑ軸積分項ｖｑｉ＊として作成
する。

【００５３】

【数１１】

【００５４】ステータ電圧指令値作成部５０は、２／３
相変換部５１と２相変調部５５とを具備し、２／３相変
換部５１は図４に示した従来のモータ制御装置の２／３
相変換部５１と同様の構成である。第１の実施例の２相
変調部５５は、電流指令値振幅Ｉ＊と飽和度ｓｖとに基
づき２相変調するかどうかを決定することが従来のモー
タ制御装置の２相変換部１５５と異なる。式（２２）の
ように、電流指令値振幅Ｉ＊がある設定された値Ｉ＊ｔ
より大きく、飽和度ｓｖがある設定された第１の値ｓｖ
ｔ１より大きくある設定された第２の値ｓｖｔ２より小
さいときに、前述の式（５）〜（１０）のようにステー
タ電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を作成する。一
方、式（２２）の条件にあてはまらない場合には、２相
変調を行わず、式（２３）に示すように、仮ステータ電
圧指令値ｖｕ＊１、ｖｖ＊１、ｖｗ＊１をそれぞれステ
ータ電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊とする。飽和度
作成部８０は、式（２４）に示すように、ｄ軸積分項ｖ
ｄｉ＊とｑ軸積分項ｖｑｉ＊の二乗和に２／３を乗じた
ものを飽和度ｓｖとする。

【００５５】

【数１２】

【００５６】

【数１３】

【００５７】

【数１４】

【００５８】第１の実施例における他の構成は、前述の
図４に示した従来のモータ制御装置の構成と同様であ
り、その説明は省略する。

【００５９】次に、飽和度ｓｖの特徴について説明す
る。まず、ステータ電圧指令値振幅ａと飽和度ｓｖの平
方根とがほぼ一致することを説明する。電圧指令値作成
部４０において、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊とｄ軸電流値ｉ
ｄの偏差ｅｄを比例積分動作させ、ｄ軸電流値ｉｄをｄ
軸電流指令値ｉｄ＊に一致させる。ここで、ｄ軸電流指
令値ｉｄ＊とｄ軸電流ｉｄの偏差ｅｄを比例動作させた
ものであるｄ軸比例項ｖｄｐ＊は、ｄ軸電流指令値ｉｄ
＊やｄ軸電流値ｉｄの急激な変化に対応するための電圧
である。一方、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊とｄ軸電流ｉｄの
偏差ｅｄを積分動作させたものであるｄ軸積分項ｖｄｉ
＊は、定常的にｄ軸電流値ｉｄを保証する電圧である。
したがって、急激な変化がないとき、ｄ軸電圧指令値ｖ
ｄ＊はｄ軸積分項ｖｄｉ＊にほとんど一致する。同様
に、このときｑ軸電圧指令値ｖｑ＊はｑ軸積分項ｖｑｉ
＊にほとんど一致する。また、ブラシレスモータにおい
て、一定回転時に、モータの回転によって誘起する逆起
電圧とｄ軸積分項ｖｄｉ＊、ｑ軸積分項ｖｑｉ＊が平衡
し、高速回転になると、その大きさも大きくなる。

【００６０】電気自動車では、高速回転時に急激にｄ軸
電流指令値ｉｄ＊やｑ軸電流指令値ｉｑ＊を変化させる
と、出力トルクが急変し、スリップの原因となるため、
ｄ軸電流指令値ｉｄ＊やｑ軸電流指令値ｉｑ＊を急変さ
せることはない。また、環境変化や回転速度変化なども
電圧指令値作成部４０の動作にくらべて鈍いため、ｄ軸
電流値ｉｄやｑ軸電流値ｉｑが急変することはない。仮
に、このような急変があったとしても、高速回転時には
逆起電圧が大きく、ｄ軸積分項ｖｄｉ＊やｑ軸積分項ｖ
ｑｉ＊が大きい。そのため、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊、ｑ
軸電流指令値ｉｑ＊、あるいは環境が急変し、ｄ軸比例
項ｖｄｐ＊やｑ軸比例項ｖｑｐ＊の大きさが大きくなっ
ても、ｄ軸積分項ｖｄｉ＊やｑ軸積分項ｖｑｉ＊はｄ軸
比例項ｖｄｐ＊やｑ軸比例項ｖｑｐ＊に比べて大きい。

【００６１】従って、高速回転時に、ｄ軸電圧指令値ｖ
ｄ＊はｄ軸積分項ｖｄｉ＊にほとんど一致する。また、
ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊はｑ軸積分項ｖｑｉ＊にほとんど
一致する。そのため、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ電圧指
令値ｖｑ＊との二乗和と、ｄ軸積分項ｖｄｉ＊とｑ軸積
分項ｖｑｉ＊との二乗和はほぼ一致する。ここで、電圧
指令値の大きさ｜ｖ＊｜とステータ電圧指令値振幅ａと
の関係は式（１２）で表され、飽和度ｓｖは式（２４）
で表されるため、ステータ電圧指令値振幅ａと飽和度ｓ
ｖの平方根はほぼ一致する（式（２５））。

【００６２】

【数１５】

【００６３】次に、第１の実施例のモータ制御装置にお
いて、飽和度ｓｖが安定していることを説明する。ブラ
シレスモータにおいて、逆起電圧に高調波成分が含まれ
る場合がある。この場合、電圧指令値作成部４０は、ｄ
軸比例項ｖｄｐ＊とｑ軸比例項ｖｑｐ＊が瞬時に変動
し、正弦波状の電流をステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗに
流そうとする。そして、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ軸電
圧指令値ｖｑ＊が瞬時に変動する。このとき、飽和度ｓ
ｖがｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値ｖｑ＊とに
基づき作成されている場合には、飽和度ｓｖはすぐに変
動する。しかし、第１の実施例において、ｄ軸積分項ｖ
ｄｉ＊とｑ軸積分項ｖｑｉ＊の変動は小さく、式（２
４）に示すように、飽和度ｓｖはｄ軸積分項ｖｄｉ＊と
ｑ軸積分項ｖｑｉ＊とに基づき作成されるため、飽和度
ｓｖの変動は小さく安定する。

【００６４】次に、第１の実施例における飽和度ｓｖが
ステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗに電流を流す余裕のなさ
を示す指標であることを説明する。前述の図８の（ｃ）
において格子模様で示す長方形の領域が、ステータ巻線
１ｕ、１ｖ、１ｗに印加できる最大の電圧である。図８
の（ａ）に示すように、ステータ電圧指令値振幅ａがＥ
／２より小さいとき、印加されている電圧は小さく、最
大の電圧（ＶＭＡＸ）との差が大きいため、さらに印加
できる電圧は大きい。よって、駆動部１０は、電流をさ
らに流す余裕がある。一方、図８の（ｂ）に示すよう
に、ステータ電圧指令値振幅ａがＥ／２より大きいと
き、印加されている電圧は大きく、最大の電圧との差は
ほとんどなく、駆動部１０は、電流をさらに流す余裕が
ない。

【００６５】ブラシレスモータでは、高速回転すると、
逆起電圧が大きくなるため、ステータ電圧指令値振幅ａ
を大きくすることにより、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊及びｑ
軸電流指令値ｉｑ＊のとおりのｄ軸電流値ｉｄ及びｑ軸
電流値ｉｑを実現する。これは、式（２６）に示すよう
に、ｄ軸電圧値ｖｄとｑ軸電圧値ｖｑが大きくなるため
である。式（２６）に示すｄ軸電圧値ｖｄとｑ軸電圧値
ｖｑは、それぞれ、ステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗに印
加される電圧をｄ−ｑ軸上に座標変換したｄ軸成分とｑ
軸成分である。また、Ｒは相抵抗、ωは電気角速度、Ｌ
ｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、
及びψは電機子鎖交磁束数である。また、ステータ電圧
指令値振幅ａが大きいときは、高速回転しているときで
あり、ステータ電圧指令値振幅ａと飽和度ｓｖの平方根
はほぼ等しい。従って、飽和度ｓｖが大きいとき、駆動
部１０はステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗに電流を流す余
裕がない。

【００６６】

【数１６】

【００６７】次に、第１の実施例のモータ制御装置の効
果について説明する。まず、飽和度ｓｖを用いて、ゲイ
ンＫＰＤ、ＫＩＤ、ＫＰＱ、ＫＩＱを変化させることに
よる効果について説明する。前述の発明が解決しようと
する課題の項において説明したように、図９の（ａ）に
おいて、横軸はステータ電圧指令値振幅ａを（Ｅ／２）
で割ったものであり、縦軸は（ｄＳ／ｄａ）をＥで割っ
たものである。図９の（ａ）において、ステータ巻線１
ｕ、１ｖ、１ｗに印加される電圧の面積の変化率を示す
ため、実効的なゲインを表す。従来のモータ制御装置に
おいて、ゲインＫＰＤ、ＫＩＤ、ＫＰＱ、ＫＩＱが一定
であるため、図９の（ａ）に示すように、印加電圧が大
きくなると、実効的なゲインが小さくなり、振動が発生
した。

【００６８】第１の実施例は、ステータ電圧指令値振幅
ａが大きくなると、飽和度ｓｖが大きくなるため、図９
の（ｂ）のように、ゲイン補正係数ＫＧが増加し、ゲイ
ンＫＰＤ、ＫＩＤ、ＫＰＱ、ＫＩＱを増加させている。
従って、第１の実施例のモータ制御装置は、図９の
（ｃ）に示すように、実効的なゲインの減少を補償し、
実効的なゲインを平坦にするため、振動の発生を抑えて
いる。このように、第１の実施例のモータ制御装置は飽
和度ｓｖが大きくなったとき、ゲインＫＰＤ、ＫＩＤ、
ＫＰＱ、ＫＩＱを大きくすることにより、平坦な実効的
なゲインを実現し、振動の発生を抑制することができ
る。

【００６９】次に、飽和度ｓｖが大きいとき、２相変調
しないことによる効果について説明する。前述の発明が
解決しようとする課題の項において説明したように、図
１０の（ｂ）に示すように、ステータ電圧指令値ａが所
定値より大きくなると、ステータ電圧指令値ｖｕ＊のと
おりにステータ巻線１ｕに電圧が印加できない区間が生
じる。そのため、モータの動作が不安定になる場合があ
った。そこで、ステータ電圧指令値振幅ａが大きいとき
２相変調を行わなければ、動作を安定させることが可能
である。第１の実施例は、ステータ電圧指令値振幅ａが
所定値より大きいとき、つまり、飽和度ｓｖが大きいと
き、２相変調を行わないよう構成している。このよう
に、飽和度ｓｖが所定値より大きいとき、２相変調しな
いよう構成することにより、安定した動作を実現するこ
とができる。

【００７０】次に、飽和度ｓｖが小さいとき、２相変調
しないことによる効果について説明する。２相変調を行
うとき、電圧指令値位相βｖ＊を求め、前述の式（５）
〜（１０）からスイッチングを停止する相を求める。逆
起電圧の高調波成分により、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊やｑ
軸電圧指令値ｖｑ＊には高調波成分が重畳されている。
電圧指令値の大きさ｜ｖ＊｜が大きいとき、この高調波
成分の影響はないが、電圧指令値の大きさ｜ｖ＊｜が小
さいとき、この高調波成分により、電圧指令値位相βｖ
＊は激しく変化する。そのため、スイッチングを停止す
る相が激しく変化し、動作が不安定となる。従って、電
圧指令値の大きさ｜ｖ＊｜が小さいとき２相変調を行わ
なければ、動作を安定させることができる。第１の実施
例のモータ制御装置は、電圧指令値の大きさ｜ｖ＊｜が
小さいとき（ステータ電圧指令値振幅ａが小さいと
き）、つまり、飽和度ｓｖが小さいとき、２相変調を行
わない。このように、第１の実施例のモータ制御装置
は、飽和度ｓｖが小さいとき、２相変調しないよう構成
されているため、安定した動作を実現することができ
る。

【００７１】次に、電流指令値振幅Ｉ＊が小さいとき、
２相変調しないことによる効果について説明する。２相
変調を行うと、スイッチングを停止する相が切り替わる
とき、電流に高調波成分が発生する。このため、２相変
調はトルクリップルの原因となる。電流指令値振幅Ｉ＊
が大きいときは、発生するトルクも大きいため、相対的
にトルクリップルの大きさは小さく影響は無視できる
が、電流指令値振幅Ｉ＊が小さいときは、発生するトル
クが小さいため、２相変調により発生するトルクリップ
ルは無視できなかった。そこで、電流指令値振幅Ｉ＊が
小さいとき、２相変調を行わないよう構成することによ
り、トルクリップルの影響のない制御を実現することが
できる。

【００７２】次に、飽和度ｓｖを用いてｄ軸電流指令値
ｉｄ＊を作成することによる効果について説明する。モ
ータが高速回転し、駆動部１０がステータ巻線１ｕ、１
ｖ、１ｗに電流を流す余裕がないとき、ｄ軸電流指令値
ｉｄ＊とｑ軸電流指令値ｉｑ＊のとおりに電流を流すこ
とができない。そこで、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊を減少さ
せ（もともとｄ軸電流指令値ｉｄ＊が０または負なら
ば、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊の絶対値を増加し）、ｄ軸電
流ｉｄを流し、ｑ軸電圧値ｖｑを小さくすることにより
（式（２６））、駆動部１０が電流を流す余裕を発生さ
せることができる。このような、ｄ軸電流ｉｄを制御
し、ステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗに印加される電圧を
制御し、高速回転を実現する制御は、弱め界磁制御と呼
ばれる。駆動部１０が電流を流す余裕がない場合には、
飽和度ｓｖが大きくなっている。そこで、飽和度ｓｖが
大きいとき、式（１４）にしたがい、ｄ軸電流指令値ｉ
ｄ＊を減少させることにより、弱め界磁制御を行い、高
速回転を実現することができる。

【００７３】《第２の実施例》次に、第２の実施例にお
けるモータ制御装置について説明する。第２の実施例の
モータ制御装置は、応答性をさらに上げるために、非干
渉制御を行うものである。以下、第２の実施例のモータ
制御装置について詳細に説明する。まず、第２の実施例
のモータ制御装置の構成と動作について図２を参照しつ
つ説明する。図２は、第２の実施例のモータ制御装置の
構成を示すブロック図である。前述の第１の実施例に比
べて第２の実施例のモータ制御装置は、回転速度演算部
２０５が付加されている。また、電圧指令作成部２４
０、及び飽和度作成部２８０の動作が第１の実施例の電
圧指令作成部４０、及び飽和度作成部８０の動作とそれ
ぞれ異なっている。その他の構成は第１の実施例と同様
であるため、その説明は省略する。

【００７４】回転速度演算部２０５は、回転角度θに基
づき回転電気角速度ωを作成する。具体的には、回転角
度θを時間で微分したものを回転電気角速度ωとする。
電圧指令値作成部２４０は、非干渉制御部２４１を含ん
で構成され、回転電気角速度ωにも基づきｄ軸電圧指令
値ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値ｖｑ＊とを作成する。非干渉
制御部２４１は、回転電気角速度ωとｄ軸電流値ｉｄと
ｑ軸電流値ｉｑとに基づき、ｄ軸非干渉項ｖｄ＊’とｑ
軸非干渉項ｖｑ＊’とを作成する。下記式（２７）に示
すように、（Ｒ・ｉｄ）から（ω・Ｌｑ・ｉｑ）を減算
した値をｄ軸非干渉項ｖｄ＊’とする。また、（Ｒ・ｉ
ｑ）と（ω・Ｌｄ・ｉｄ）と（ω・ψ）との和をｑ軸非
干渉項ｖｑ＊’とする。電圧指令値作成部２４０は、式
（２８）に示すように、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊とｄ軸電
流値ｉｄの偏差ｅｄを比例ゲインＫＰＤで比例動作させ
たものｖｄｐ＊（ｄ軸比例項）と、積分ゲインＫＩＤで
積分動作させたものｖｄｉ＊（ｄ軸積分項）と、ｄ軸非
干渉項ｖｄ＊’との和をｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とする。
また、式（２９）に示すように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊
とｑ軸電流値ｉｑの偏差ｅｑを比例ゲインＫＰＱで比例
動作させたものｖｑｐ＊（ｑ軸比例項）と、積分ゲイン
ＫＩＱで積分動作させたものｖｑｉ＊（ｑ軸積分項）
と、ｑ軸非干渉項ｖｑ＊’との和をｑ軸電圧指令値ｖｑ
＊とする。さらに、下記式（３０）及び（３１）に示す
ように、ｄ軸積分項ｖｄｉ＊とｄ軸非干渉項ｖｄ＊’と
の和をｄ軸電圧指令値定常成分ｖｄｓ＊とし、ｑ軸積分
項ｖｑｉ＊とｑ軸非干渉項ｖｑ＊’との和をｑ軸電圧指
令値定常成分ｖｑｓ＊とする。

【００７５】

【数１７】

【００７６】

【数１８】

【００７７】

【数１９】

【００７８】飽和度作成部２８０は、ｄ軸電圧指令値定
常成分ｖｄｓ＊とｑ軸電圧指令値定常成分ｖｑｓ＊とに
基づき飽和度ｓｖを作成する。式（３２）に示すよう
に、ｄ軸電圧指令値定常成分ｖｄｓ＊とｑ軸電圧指令値
定常成分ｖｑｓ＊の二乗和に２／３を乗じた値を飽和度
ｓｖとする。

【００７９】

【数２０】

【００８０】次に、第２の実施例の飽和度ｓｖの意味を
説明する。前述の第１の実施例で説明したように、逆起
電圧の高調波成分により、ｄ軸比例項ｖｄｐ＊とｑ軸比
例項ｖｑｐ＊は激しく変動する。そのため、これらの項
を含むｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値ｖｑ＊と
に基づき飽和度ｓｖを作成すると、飽和度ｓｖに高調波
成分が含まれ、制御が安定しない。したがって、ｄ軸積
分項ｖｄｉ＊とｄ軸非干渉項ｖｄ＊’とｑ軸積分項ｖｑ
ｉ＊とｑ軸非干渉項ｖｑ＊’とに基づき飽和度ｓｖを作
成することにより、飽和度ｓｖが安定する。

【００８１】また、飽和度ｓｖは電圧指令値の大きさ｜
ｖ＊｜の二乗値の２／３倍から高調波成分が除かれたも
のであるため、飽和度ｓｖと電圧指令値の大きさ｜ｖ＊
｜の二乗値の２／３倍とほぼ一致する。したがって、飽
和度ｓｖの平方根とステータ電圧指令値振幅ａはほぼ一
致する。このように、飽和度ｓｖは第１の実施例におけ
る飽和度ｓｖと同様の意味を持つ。

【００８２】次に、第２の実施例のモータ制御装置によ
る効果について説明する。第１の実施例において、定常
的にステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗに印加する電圧は、
ｄ軸積分項ｖｄｉ＊とｑ軸積分項ｖｑｉ＊とで保証し
た。そのため、回転電気角速度ω、ｄ軸電流指令値ｉｄ
＊、あるいはｑ軸電流指令値ｉｑ＊の急激な変動に対応
することができなかった。第２の実施例において、非干
渉制御を用いて、回転電気角速度ωとｄ軸電流ｉｄとｑ
軸電流ｉｑとに基づき、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊、及びｑ
軸電圧指令値ｖｑ＊を直接変化させ、応答性を高めてい
る。第２の実施例のモータ制御装置は、前述の第１の実
施例のように飽和度ｓｖを作成して、この飽和度ｓｖに
基づきゲインＫＰＤ、ＫＩＤ、ＫＰＱ、ＫＩＱを変化さ
せ、２相変調を制御（動作・不動作）し、弱め界磁制御
を行っている。このように駆動制御することにより、第
２の実施例のモータ制御装置は、第１の実施例と同様の
効果があり、非干渉制御を用いて応答性よく、安定した
出力トルクを実現することができる。

【００８３】《第３の実施例》次に、第３の実施例にお
けるモータ制御装置について説明する。第３の実施例の
モータ制御装置は、応答性をさらに向上させるために、
ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値ｖｑ＊とに基づ
き飽和度ｓｖを作成するものである。以下、第３の実施
例のモータ制御装置の詳細について説明する。まず、第
３の実施例の構成と動作について説明する。図３は、第
３の実施例におけるモータ制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。ステータ電圧指令値作成部３５０及び飽和
度作成部３８０のそれぞれの動作が前述の第１の実施例
のステータ電圧指令値５０及び飽和度作成部８０のそれ
ぞれの動作と異なっている。第３の実施例におけるその
他の構成は第１の実施例と同様であるため、その説明は
省略する。飽和度作成部３８０は、ｄ軸電圧指令値ｖｄ
＊とｑ軸電圧指令値ｖｑ＊とに基づき、飽和度ｓｖを作
成する。下記式（３３）に示すように、ｄ軸電圧指令値
ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値ｖｑ＊の二乗和に２／３を乗じ
た値を飽和度ｓｖとする。

【００８４】

【数２１】

【００８５】ステータ電圧指令値３５０は、２相変調部
３５５の動作のみが前述の第１の実施例と異なる。第３
の実施例における２／３相変換部５１は、前述の第１の
実施例と同じ構成、機能を有しているため、その説明は
省略する。第１の実施例の２相変調部５５は、ｄ軸積分
項ｖｄｉ＊とｑ軸積分項ｖｑｉ＊とに基づき電圧指令値
位相βｖ＊を作成した。第３の実施例の２相変調部３５
５は、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値ｖｑ＊と
に基づき電圧指令値位相βｖ＊を作成する。第３の実施
例におけるその他の動作は、第１の実施例と同様である
ため、その説明は省略する。

【００８６】次に、第３の実施例の効果について説明す
る。逆起電圧の高調波成分が小さいブラシレスモータに
おいては、定常回転時において、ｄ軸比例項ｖｄｐ＊と
ｑ軸比例項ｖｑｐ＊が小さくなるため、飽和度ｓｖをｄ
軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値ｖｑ＊とに基づき
作成しても、飽和度ｓｖは安定する。また、ｄ軸電圧指
令値ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値ｖｑ＊を直接用いるため、
弱め界磁制御の応答性がよくなる。第３の実施例のモー
タ制御装置は、飽和度ｓｖを作成し、この飽和度ｓｖに
基づきゲインＫＰＤ、ＫＩＤ、ＫＰＱ、ＫＩＱを変化さ
せ、２相変調部３５５を制御して、弱め界磁制御を行う
ことにより、第１の実施例と同様の効果があり、応答性
よく、安定した出力トルクを実現することができる。

【００８７】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、各実施例の各要素を組み合わせて構成し
てもよい。前述の実施例において、飽和度ｓｖは、ｄ軸
電圧指令値ｖｄ＊、及びｑ軸電圧指令値ｖｑ＊に関連し
た値から作成したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、飽和度ｓｖは駆動部１０がステータ巻線１ｕ、
１ｖ、１ｗに電流を流す余裕のなさを示すものであれば
よい。例えば、ステータ巻線１ｕ、１ｖ、１ｗに流す電
流の指令値を作成し（ｕ相に流す電流の指令値をｉｕ＊
とする）、この指令値とステータ電流値との偏差に基づ
きステータ電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を作成す
る場合において、下記式（３４）に示すように、ｕ相の
電流指令値ｉｕ＊からｕ相のステータ電流値ｉｕを減算
したものの絶対値を１周期だけ時間積分したものを飽和
度ｓｖとしてもよい。式（３４）において、ｔは任意の
時間、Ｔはｉｕ＊の周期を示す。

【００８８】

【数２２】

【００８９】本発明のモータ制御装置におけるゲイン補
正係数ＫＧは前述の実施例のものに限定されるものでは
ない。さらに、本発明に係るゲインＫＰＤ、ＫＩＤ、Ｋ
ＰＱ、ＫＩＱはそれぞれ異なったゲイン補正係数ＫＧを
持ってもよい。ｄ軸電流指令作成部６０において、飽和
度基準値ｓｖ０と＊と飽和度ｓｖとの偏差ｅｓｖを比例
ゲインＫＰＷ、積分ゲインＫＩＷで比例積分したものを
ｄ軸電流指令値ｉｄ＊としたが、比例動作のみ、あるい
は積分動作のみを行う構成であっても前述の実施例と同
様の効果を有する。また、ｄ軸電流指令作成部６０が比
例積分微分動作を行う構成でもよい。電流指令値作成部
３０において、飽和度ｓｖに基づきｄ軸電流指令値ｉｄ
＊を増減した。ｄ軸電流指令値ｉｄ＊を増減すること
は、電流指令値の位相を変化させることと同等である。
従って、飽和度ｓｖに基づき、電流指令値の位相を増減
するよう構成しても前述の実施例と同様の効果を奏す
る。

【００９０】本発明のモータ制御装置は、永久磁石（図
示せず）をロータ３の表面に配置した表面磁石型モータ
の制御に限定されるものではなく、永久磁石の一部をロ
ータ３に埋め込んだブラシレスモータや永久磁石の全て
をロータ３の内部に埋め込んだ埋込磁石形モータを制御
する構成でもよい。また、本発明はブラシレスモータの
制御に限定されるものではなく、他の種類のモータを制
御するよう構成することもできる。前述の実施例の駆動
部１０においては、ＩＧＢＴを用いた構成で示したが、
バイポーラトランジスタやＭＯＳ−ＦＥＴなどの他の駆
動デバイスを用いてもよい。また、前述の実施例の電源
１１としては直流電源を示したが、交流電源を整流し直
流電源としたものを用いてもよい。

【００９１】

【発明の効果】以上のように、本発明のモータ制御装置
によれば、ステータ巻線に流すことができる電流の余裕
のなさを示す飽和度ｓｖを算出し、その飽和度ｓｖが大
きくなったとき、ゲインＫＰＤ、ＫＩＤ、ＫＰＱ、ＫＩ
Ｑを大きくすることにより、平坦な実効的なゲインを実
現して、振動の発生を抑制することが可能となる。ま
た、本発明によれば、算出された飽和度ｓｖが大きいと
き、２相変調しないよう構成されているため、安定した
動作を実現することができる。さらに、本発明によれ
ば、算出された飽和度ｓｖが大きいとき、ｄ軸電流指令
値ｉｄ＊を減少させることにより、弱め界磁制御を行
い、高精度の高速回転を実現することができる。本発明
のモータ制御装置によれば、電気自動車などに用いるモ
ータを高速に回転するとき、安定した出力トルクを確実
に実現することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例におけるモータ制御装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】第２の実施例におけるモータ制御装置の構成を
示すブロック図である。

【図３】第３の実施例におけるモータ制御装置の構成を
示すブロック図である。

【図４】従来のモータ制御装置の構成を示すブロック図
である。

【図５】ステータ巻線とロータとｄ軸とｑ軸と回転角度
との関係を示す図である。

【図６】ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値ｖｑ＊
と電圧指令値ｖ＊の大きさと電圧指令値位相βｖ＊との
関係を示す図である。

【図７】従来のモータ制御装置における駆動部の構成を
示す回路図である。

【図８】（ａ）ステータ電圧指令値振幅ａが（電源電圧
／２）より小さいときのステータ電圧指令値と実際にス
テータ巻線に印加される電圧を示す波形図である。 （ｂ）ステータ電圧指令値振幅ａが（電源電圧／２）よ
り大きいときのステータ電圧指令値と実際にステータ巻
線に印加される電圧を示す波形図である。 （ｃ）ステータ巻線に印加することができる最大電圧を
示す波形図である。

【図９】（ａ）ステータ電圧指令値振幅ａとステータ電
圧指令値振幅に対する印加電圧の領域を示す面積の増加
率との関係を示す図である。 （ｂ）飽和度ｓｖとゲイン補正係数ＫＧとの関係を示す
図である。 （ｃ）ステータ電圧指令値振幅と実効的なゲインとの関
係を示す図である。

【図１０】（ａ）ステータ電圧指令値振幅が（１.１５
×電源電圧／２）より小さいときの仮ステータ電圧指令
値とステータ電圧指令値の波形図である。 （ｂ）ステータ電圧指令値振幅が（１.１５×電源電圧
／２）より大きいときの仮ステータ電圧指令値とステー
タ電圧指令値の波形図である。

【符号の説明】

１ｕ、１ｖ、１ｗ ステータ巻線 ２ｕ、２ｖ 電流センサ ３ ロータ ４ ロータリーエンコーダ ９ ブラシレスモータ １０ 駆動部 ２０ ３／２相変換部 ３０ 電流指令値作成部 ４０ 電圧指令値作成部 ５０ ステータ電圧指令値作成部 ６０ ｄ軸電流指令値作成部 ７０ ｑ軸電流指令値作成部 ８０ 飽和度作成部 ９０ ゲイン作成部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 祥晃 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 一海 康文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H560 AA08 BB04 BB07 BB12 DA07 DC12 EB01 EC05 EC10 RR02 RR05 RR10 SS02 TT18 TT20 UA03 UA05 UA06 XA02 XA10 XA12 XA13 XA15 5H576 AA15 BB10 CC04 DD02 DD07 EE01 EE02 EE11 EE30 FF08 GG04 GG08 HA02 HA03 HA04 HB02 JJ22 JJ23 JJ24 JJ28 JJ29 LL22 LL41

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータのステータ巻線に流す電流指令値
   を作成する電流指令値作成手段と、 前記ステータ巻線に流れる電流を検知して、そのステー
   タ電流値を出力する電流センサと、 前記電流指令値と前記ステータ電流値とに基づき前記ス
   テータ巻線に印加する電圧指令値を作成する電圧指令値
   作成手段と、 前記電圧指令値に基づき前記ステータ巻線に電圧を印加
   する駆動手段と、 前記電流指令値と前記ステータ電流値とに基づき前記ス
   テータ電流値を前記電流指令値に追従させる得る余裕の
   なさを示す飽和度を作成する飽和度作成手段と、 前記電圧指令値作成手段において前記電圧指令値を変化
   させる割合を示すゲインを作成するゲイン作成手段と、
   を具備するモータ制御装置であって、 前記電圧指令値作成手段が前記ゲインに基づき前記電圧
   指令値を変化させるよう構成され、及び前記ゲイン作成
   手段が前記飽和度に基づき前記ゲインを変化させるよう
   構成されていることを特徴とするモータ制御装置。
2. 【請求項２】 前記ゲイン作成手段は、前記飽和度が大
   きくなると前記ゲインを大きくするよう構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 【請求項３】 モータのステータ巻線に流す電流指令値
   を作成する電流指令値作成手段と、 前記ステータ巻線に流れる電流を検知して、そのステー
   タ電流値を出力する電流センサと、 前記電流指令値と前記ステータ電流値とに基づき前記ス
   テータ巻線に印加する電圧指令値を作成する電圧指令値
   作成手段と、 前記電圧指令値に基づき前記ステータ巻線に電圧を印加
   する駆動手段と、 前記電流指令値と前記ステータ電流値とに基づき前記ス
   テータ電流値を前記電流指令値に追従させ得る余裕のな
   さを示す飽和度を作成する飽和度作成手段と、を具備す
   るモータ制御装置であって、 前記電圧指令値作成手段が全ての前記電圧指令値に時間
   的に変化する実質的に同一の値を加算するように変更し
   て新たな前記電圧指令値を作成する２相変調手段を有し
   て構成されており、及び前記電圧指令値作成手段が前記
   飽和度に基づき前記２相変調手段を制御するよう構成さ
   れていることを特徴とするモータ制御装置。
4. 【請求項４】 前記電圧指令値作成手段は、前記飽和度
   が所定値より大きくなると前記２相変調手段を停止させ
   るよう構成されていることを特徴とする請求項３に記載
   のモータ制御装置。
5. 【請求項５】 前記電流指令値作成手段は、前記飽和度
   に基づき前記電流指令値の位相である電流指令値位相を
   変化させるよう構成されていることを特徴とする請求項
   １又は請求項３に記載のモータ制御装置。
6. 【請求項６】 前記電流指令値作成手段は、前記飽和度
   が大きくなると前記電流指令値位相を進めるよう構成さ
   れていることを特徴とする請求項５に記載のモータ制御
   装置。
7. 【請求項７】 ロータの軸上に設定された回転座標であ
   るｄ軸とｑ軸とから構成されたｄ−ｑ軸上の電流の指令
   値を示すｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを作成する
   電流指令値作成手段と、 前記ロータに対向して近接して配置されたステータに巻
   回されたステータ巻線に流れる電流を検知して、そのス
   テータ電流値を出力する電流センサと、 前記ステータ電流値に基づき前記ｄ−ｑ軸上に座標変換
   されたｄ軸電流値とｑ軸電流値とを作成する３／２相変
   換手段と、 前記ｄ軸電流指令値と前記ｄ軸電流値の偏差であるｄ軸
   電流誤差に基づきｄ軸電圧指令値を作成し、前記ｑ軸電
   流指令値と前記ｑ軸電流値の偏差であるｑ軸電流誤差に
   基づきｑ軸電圧指令値を作成する電圧指令値作成手段
   と、 前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値とに基づき前
   記ステータ巻線に印加するステータ電圧指令値を作成す
   るステータ電圧指令値作成手段と、 前記ステータ電圧指令値に基づき前記ステータ巻線に電
   圧を印加する駆動手段と、 前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値と前記ｄ軸電
   流値と前記ｑ軸電流値とに基づき前記ステータ電流値を
   前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値とにより表さ
   れる電流の指令値に追従させ得る余裕のなさを示す飽和
   度を作成する飽和度作成手段と、を具備するモータ制御
   装置であって、 前記飽和度作成手段が前記ｄ軸電流誤差と前記ｑ軸電流
   誤差とに基づき前記飽和度を作成するよう構成されてお
   り、及び前記電流指令値作成手段が前記飽和度に基づき
   前記電流指令値の位相である電流指令値位相を変化させ
   るよう構成されていることを特徴とするモータ制御装
   置。
8. 【請求項８】 前記飽和度作成手段は、前記ｄ軸電流誤
   差の積分値と前記ｑ軸電流誤差の積分値とに基づき飽和
   度を作成するよう構成されていることを特徴とする請求
   項７に記載のモータ制御装置。
9. 【請求項９】 ロータの軸上に設定された回転座標であ
   るｄ軸とｑ軸とから構成されたｄ−ｑ軸上の電流の指令
   値を示すｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを作成する
   電流指令値作成手段と、 前記ロータに対向して近接して配置されたステータに巻
   回されたステータ巻線に流れる電流を検知して、そのス
   テータ電流値を出力する電流センサと、 前記ステータ電流値に基づき前記ｄ−ｑ軸上に座標変換
   されたｄ軸電流値とｑ軸電流値とを作成する３／２相変
   換手段と、 前記ｄ軸電流指令値と前記ｄ軸電流値の偏差であるｄ軸
   電流誤差に基づきｄ軸電圧指令値を作成し、前記ｑ軸電
   流指令値と前記ｑ軸電流値の偏差であるｑ軸電流誤差に
   基づきｑ軸電圧指令値を作成する電圧指令値作成手段
   と、 前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値とに基づき前
   記ステータ巻線に印加するステータ電圧指令値を作成す
   るステータ電圧指令値作成手段と、 前記ステータ電圧指令値に基づき前記ステータ巻線に電
   圧を印加する駆動手段と、 前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値と前記ｄ軸電
   流値と前記ｑ軸電流値とに基づき前記ステータ電流値を
   前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値とで表される
   電流の指令値に追従させ得る余裕のなさを示す飽和度を
   作成する飽和度作成手段と、 前記電圧指令値作成手段において前記ｄ軸電圧指令値と
   前記ｑ軸電圧指令値とを変化させる割合を示すゲインを
   作成するゲイン作成手段と、を具備するモータ制御装置
   であって、 前記電圧指令値作成手段が前記ゲインに基づき前記ｄ軸
   電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値とを変化させるよう構
   成されており、及び前記ゲイン作成手段が前記飽和度に
   基づき前記ゲインを変化させるよう構成されていること
   を特徴とするモータ制御装置。
10. 【請求項１０】 前記ゲイン作成手段は、前記飽和度が
    大きくなると前記ゲインを大きくするよう構成されてい
    ることを特徴とする請求項９に記載のモータ制御装置。
11. 【請求項１１】 ロータの軸上に設定された回転座標で
    あるｄ軸とｑ軸とから構成されたｄ−ｑ軸上の電流の指
    令値を示すｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを作成す
    る電流指令値作成手段と、 前記ロータに対向して近接して配置されたステータに巻
    回されたステータ巻線に流れる電流を検知して、そのス
    テータ電流値を出力する電流センサと、 前記ステータ電流値に基づき前記ｄ−ｑ軸上に座標変換
    されたｄ軸電流値とｑ軸電流値とを作成する３／２相変
    換手段と、 前記ｄ軸電流指令値と前記ｄ軸電流値の偏差であるｄ軸
    電流誤差に基づきｄ軸電圧指令値を作成し、前記ｑ軸電
    流指令値と前記ｑ軸電流値の偏差であるｑ軸電流誤差に
    基づきｑ軸電圧指令値を作成する電圧指令値作成手段
    と、 前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値とに基づき前
    記ステータ巻線に印加するステータ電圧指令値を作成す
    るステータ電圧指令値作成手段と、 前記ステータ電圧指令値に基づき前記ステータ巻線に電
    圧を印加する駆動手段と、 前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値と前記ｄ軸電
    流値と前記ｑ軸電流値とに基づき前記ステータ電流値を
    前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値とで表される
    電流の指令値に追従させ得る余裕のなさを示す飽和度を
    作成する飽和度作成手段と、を具備するモータ制御装置
    であって、 前記ステータ電圧指令値作成手段が、前記ｄ−ｑ軸上の
    前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電流指令値を座標変換し
    前記ステータ電圧指令値を作成する２／３相変換手段
    と、全ての前記ステータ電圧指令値に時間的に変化する
    同一の値を加算するように変更し新たな前記ステータ電
    圧指令値とする２相変調手段とを有しており、 前記ステータ電圧指令作成手段が前記飽和度に基づき前
    記２相変調手段を制御するよう構成されていることを特
    徴とするモータ制御装置。
12. 【請求項１２】 前記ステータ電圧指令値作成手段は、
    前記飽和度が大きくなると前記２相変調手段を停止させ
    るよう構成されていることを特徴とする請求項１１に記
    載のモータ制御装置。
13. 【請求項１３】 前記電流指令作成手段は、前記飽和度
    に基づき前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値によ
    り表される電流指令値の位相である電流指令値位相を変
    化させるよう構成されていることを特徴とする請求項９
    及び請求項１１に記載のモータ制御装置。
14. 【請求項１４】 前記電流指令値作成手段は、前記飽和
    度が大きくなると前記電流指令値位相を進めるよう構成
    されていることを特徴とする請求項１３に記載のモータ
    制御装置。
15. 【請求項１５】 前記飽和度作成手段は、前記ｄ軸電流
    誤差と前記ｑ軸電流誤差とに基づき前記飽和度を作成す
    るよう構成されていることを特徴とする請求項９又は請
    求項１１に記載のモータ制御装置。
16. 【請求項１６】 前記飽和度作成手段は、前記ｄ軸電流
    誤差の積分値と前記ｑ軸電流誤差の積分値とに基づき前
    記飽和度を作成するよう構成されていることを特徴とす
    る請求項９又は請求項１１に記載のモータ制御装置。
17. 【請求項１７】 前記飽和度作成手段は、前記ｄ軸電圧
    指令値と前記ｑ軸電圧指令値とに基づき前記飽和度を作
    成するよう構成されていることを特徴とする請求項９又
    は請求項１１に記載のモータ制御装置。