JP2002112598A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘起電圧の歪みが大きいモータにおいても、
安定にアンチ・ワインド・アップを行い、操作量飽和に
よる応答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動の発
生を抑制することを目的とする。 【解決手段】 電流指令値とおりにステータ巻線１１に
相電流が流れるようにステータ巻線１１に印加する電圧
指令値を作成する電圧指令値作成部５３、６３と、前記
電圧指令値にフィルタ７１，７２を作用させたものに基
づいてどれだけ電圧指令値が飽和しているかを示す飽和
度を作成する飽和度作成部７３と、飽和度の基準を示す
基準値を作成する基準値作成部７４と、前記飽和度と前
記基準値とに基づき前記電流指令値を変更する電流指令
値変更部とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石同期モー
タなどを制御するモータ制御装置に関する。特に、電流
制御の電圧飽和時においても、安定にモータを制御する
モータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インダクション・モータ（Induction Mo
tor。以後、ＩＭと略記する）を商用電源に接続しほぼ
一定速度で回転させダンパにより風量を制御するダンパ
制御は、低風量時の効率が悪い。一方、インバータを用
いてＩＭの回転速度を制御する可変速制御は、低風量時
から高風量時まで効率がよい。近年、省エネルギーの要
望が高まっているため、ダンパ制御からインバータを用
いた可変速制御への置き換えが始まっている。

【０００３】また、永久磁石同期モータ（Permanent Ma
gnet Sychronous Motor。以後、ＰＭＳＭと略記する）
は、ロータに配置された永久磁石により界磁を発生させ
るため、高効率である。しかし、磁極位置に同期してス
テータ巻線の電流を変化させる必要があるため、インバ
ータが必須である。

【０００４】また、シンクロナス・リラクタンス・モー
タ（Synchronous Reluctance Motor。以後、ＳｙｎＲＭ
と略記する）は、永久磁石を持たないため低コストであ
る。このＳｙｎＲＭも、ＰＭＳＭと同様に、ロータ角度
に同期してステータ巻線の電流を変化させる必要がある
ため、インバータが必須である。

【０００５】このように、ＩＭの高効率駆動制御、ＰＭ
ＳＭの駆動制御及びＳｙｎＲＭの駆動制御のために、イ
ンバータが必要である。このインバータは、ＰＷＭ制御
などを用いてステータ巻線に交流電力を印加するにあた
り、商用電源を整流平滑した直流電源などを用いる。そ
のため、この直流電源の電圧より大きな電圧を印加でき
ない。すると、電流制御を用いてモータを制御すると
き、高負荷・高速回転時において、十分な電圧を印加で
きず電圧が飽和する。このような電圧が飽和する領域で
は、操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みによ
る騒音・振動が発生する。

【０００６】電圧が飽和したときも良好な制御を実現す
るモータ制御装置として、特開平１１−３０８９００号
広報で開示されたもの（以後、従来例と記す）が知られ
ている。以下、この従来例のモータ制御装置について説
明する。

【０００７】図１４は、従来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。ここでは、表面磁石型
同期モータ（Surface Permanent Magnet Synchronous M
otor。以後、ＳＰＭＳＭと略記する）１１０を制御する
例を示す。従来例のモータ制御装置は、ｑ軸電流指令値
ｉｑ＊、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ
＊に関するアンチ・ワインド・アップを行う。

【０００８】すなわち、ロータ１１２の速度ωが速度指
令値ω＊とおりになるように、比例積分制御１３５を用
いてｑ軸電流指令値ｉｑ＊’を作成する。そして、この
ｑ軸電流指令値ｉｑ＊’にリミット１３６が作用され
る。ここで、リミット１３６が動作するとき、この前後
の差Δｉｑに比例した量Δｅωだけ、速度指令値ω＊を
減じる。そして、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊の飽和を回避す
る。

【０００９】また、ｄ軸電流値ｉｄがｄ軸電流指令値ｉ
ｄ＊とおりになるように、比例積分制御１５３を用いて
ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊’を作成する。そして、このｄ軸
電圧指令値ｖｄ＊’にリミット１５４が作用される。こ
こで、リミット１５４が動作するとき、この前後の差Δ
ｖｄに比例した量ｅｉｄだけ、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊を
減じる。そして、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊の飽和を回避す
る。

【００１０】また、ｑ軸電流値ｉｑがｑ軸電流指令値ｉ
ｑ＊とおりになるように、比例積分制御１６３を用いて
ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊’を作成する。そして、このｑ軸
電圧指令値ｖｑ＊’にリミット１６４が作用される。こ
こで、リミット１６４が動作するとき、この前後の差Δ
ｖｑに比例した量ｅｉｑだけ、リミット後のｑ軸電流指
令値ｉｑ＊を減じる。そして、ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊の
飽和を回避する。

【００１１】このように、従来例のモータ制御装置は、
ｑ軸電流指令値ｉｑ＊、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸
電圧指令値ｖｑ＊に関するアンチ・ワインド・アップを
行い、操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みに
よる騒音・振動が発生を抑制した。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来例のモータ制御装
置は、それぞれ比例積分制御１５３及び比例積分制御１
６３で得たｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値ｖ
ｑ＊を直接に飽和検知に使用する。そのため、誘起電圧
が歪みが大きい埋込磁石型同期モータ（InteriorPerman
ent Magnet Synchronous Motor：ＩＰＭＳＭ）に適応す
ると、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ＊
が振動するため、電流指令値を減少させる量Δｅｉｄ及
びΔｅｉｑが振動し、動作が不安定になった。

【００１３】本発明は、誘起電圧の歪みが大きいモータ
においても、安定にアンチ・ワインド・アップを行い、
操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みによる騒
音・振動の発生を抑制することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のモータ制御装置は、ステータ巻線に流す
電流の指令値を示す変更前電流指令値を作成する電流指
令値作成手段と、前記変更前電流指令値を変更し電流指
令値を作成する電流指令値変更手段と、前記ステータ巻
線に流れる電流を示す相電流値を検知する電流検知手段
と、前記電流指令値と前記相電流値とに基づき前記ステ
ータ巻線に印加する電圧の指令値を示す制限前電圧指令
値を作成する電圧指令値作成手段と、前記制限前電圧指
令値を制限し電圧指令値を作成する電圧指令値制限手段
と、前記電圧指令値に基づき前記ステータ巻線に電力を
印加する駆動手段とを具備するモータ制御装置におい
て、前記制限前電圧指令値あるいは前記電圧指令値に基
づきどれだけ前記電圧指令値が飽和しているかを示す飽
和度を作成する飽和度作成手段と、前記飽和度の基準を
示す基準値を作成する基準値作成手段とを含んで構成さ
れ、前記電流指令値変更手段は、前記飽和度と前記基準
値とに基づき前記変更前電流指令値を変更し前記電流指
令値を作成するものである。この構成により、操作量飽
和による応答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動
が発生を抑制するモータ制御装置を実現する。

【００１５】また、本発明のモータ制御装置は、ロータ
の速度の指令値を示す変更前速度指令値を作成する速度
指令値作成手段と、前記変更前速度指令値を変更し速度
指令値を作成する速度指令値変更手段と、前記ロータの
速度を検知する速度検知手段と、前記速度指令値と前記
速度とに基づきステータ巻線に流す電流の指令値を示す
制限前電流指令値を作成する電流指令値作成手段と、前
記制限前電流指令値を制限し電流指令値を作成する電流
指令値制限手段と、前記ステータ巻線に流れる電流を示
す相電流値を検知する電流検知手段と、前記電流指令値
と前記相電流値とに基づき前記ステータ巻線に印加する
電圧の指令値を示す制限前電圧指令値を作成する電圧指
令値作成手段と、前記制限前電圧指令値を制限し電圧指
令値を作成する電圧指令値制限手段と、前記電圧指令値
に基づき前記ステータ巻線に電力を印加する駆動手段と
を具備するモータ制御装置において、前記制限前電圧指
令値あるいは前記電圧指令値に基づきどれだけ前記電圧
指令値が飽和しているかを示す飽和度を作成する飽和度
作成手段と、前記飽和度の基準を示す基準値を作成する
基準値作成手段とを含んで構成され、前記速度指令値変
更手段は、前記飽和度と前記基準値とに基づき前記変更
前速度指令値を変更し速度指令値を作成するものであ
る。この構成により、操作量飽和による応答性の悪化、
電流波形歪みによる騒音・振動が発生を抑制するモータ
制御装置を実現する。

【００１６】また、本発明のモータ制御装置は、さら
に、前記飽和度作成手段は、前記制限前電圧指令値、あ
るいは前記電圧指令値にフィルタを作用させたものに基
づき前記飽和度を作成するものである。この構成によ
り、誘起電圧の歪みが大きいモータにおいても、安定に
アンチ・ワインド・アップを行い、操作量飽和による応
答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動が発生を抑
制するモータ制御装置を実現する。

【００１７】また、本発明のモータ制御装置は、さら
に、前記電圧指令値作成手段は、比例動作により電圧指
令値比例成分を作成し、積分動作により電圧指令値積分
成分を作成し、前記電圧指令値比例成分と前記電圧指令
値積分成分とに基づき前記制限前電圧指令値を作成し、
前記飽和度作成手段は、前記電圧指令値積分成分に基づ
き前記飽和度を作成するものである。この構成により、
誘起電圧の歪みが大きいモータにおいても、安定にアン
チ・ワインド・アップを行い、操作量飽和による応答性
の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動が発生を抑制す
るモータ制御装置を実現する。

【００１８】また、本発明のモータ制御装置は、さら
に、前記基準値作成手段は、前記基準値を前記駆動手段
が印加できる最大電圧値より大きくするものである。こ
の構成により、印加する電圧の実効値を大きくし、モー
タの出力を大きくするモータ制御装置を実現する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のモータ制御装置の
具体的な実施の形態について添付の図面を参照して説明
する。

【００２０】（実施の形態１）以下、本発明の実施の形
態１であるモータ制御装置について説明する。実施の形
態１のモータ制御装置は、比例積分制御により得られた
電圧指令値にローパス・フィルタを作用し飽和度を作成
し、アンチ・ワインド・アップを行う。こうすることに
より、誘起電圧の歪みが大きいモータにおいても、安定
にアンチ・ワインド・アップを行い、操作量飽和による
応答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動の発生を
抑制する。

【００２１】また、実施の形態１のモータ制御装置は、
電圧指令値に作用させるリミットとは別に基準値を設
け、飽和度を基準値と比較し、アンチ・ワインド・アッ
プを行う。こうすることにより、電圧指令値にローパス
・フィルタを作用させるときにおいても、出力を小さく
することなく、アンチ・ワインド・アップを行い、操作
量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・
振動が発生を抑制する。

【００２２】また、実施の形態１のモータ制御装置は、
基準値を駆動手段が印加できる最大電圧値より大きくす
る。こうすることにより、印加する電圧の実効値を大き
くし、モータの出力を大きくする。

【００２３】［モータの構造］まず、実施の形態１のモ
ータ制御装置が制御する埋込磁石型同期モータ（Interi
or Permanent Magnet Synchronous Motor。以後、ＩＰ
ＭＳＭと略記する）の構造を説明する。図１は、実施の
形態１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。

【００２４】ＩＰＭＳＭ１０は、電磁鋼板積層品であり
ティースを有するステータ（図示せず）と、被覆銅線で
あり相電流が流れステータ（図示せず）のティースに巻
回されたステータ巻線１１ｕ、１１ｖ、１１ｗと、ステ
ータに対向し近接して配置されたロータ１２と、ロータ
１２と回転中心が同一になるように配置されエンコーダ
信号Ｚ、Ａ、Ｂを出力する光エンコーダ１３とから構成
される。ここで、ステータ巻線１１ｕ、１１ｖ、１１ｗ
はＹ結線（各ステータ巻線１１ｕ、１１ｖ、１１ｗの片
端が１点で接続される結線）されている。

【００２５】ロータ１２は、回転自在に支持され、シャ
フト１４と、シャフト１４と回転中心が同一であり電磁
鋼板積層品であるロータヨーク１５と、ロータヨーク１
５の内部に配置された永久磁石１６とから構成される。
永久磁石１６の透磁率はロータヨーク１５より大幅に小
さく、かつ、ロータヨーク１５は円筒形でない。そのた
め、ロータ１２において、磁束の通りやすさは一様でな
く、突極性が大きい。

【００２６】ステータ巻線１１ｕ、１１ｖ、１１ｗに流
れる相電流により発生される回転磁界と永久磁石１６に
より発生される界磁との相互作用によりトルク（マグネ
ットトルク）を発生させる。また、磁束のとおりやすさ
の違いを利用し、相電流により回転磁束を発生させるこ
とにより、トルク（リラクタンストルク）を発生させ
る。

【００２７】［実施の形態１のモータ制御装置の構成］
次に、実施の形態１のモータ制御装置の構成を説明す
る。実施の形態１のモータ制御装置２０は、ＤＣカレン
ト・トランスから構成されそれぞれアナログｕ相電流値
ｉｕａ、アナログｖ相電流値ｉｖａを出力する電流セン
サ２１ｕ、２１ｖと、エンコーダ信号Ｚ、Ａ、Ｂとアナ
ログｕ相電流値ｉｕａとアナログｖ相電流値ｉｖａとア
ナログ速度指令値ω＊とを入力しスイッチング指令信号
ｇｕｈ、ｇｕｌ、ｇｖｈ、ｇｖｌ、ｇｗｈ、ｇｗｌを出
力するマイコン２２と、スイッチング指令信号ｇｕｈ、
ｇｕｌ、ｇｖｈ、ｇｖｌ、ｇｗｈ、ｇｗｌを入力しステ
ータ巻線１１ｕ、１１ｖ、１１ｗに電力を印加する駆動
部２３とから構成される。

【００２８】図２は、実施の形態１における駆動部２３
の構成を示す回路図である。駆動部２３は、電源２３ａ
と、コレクタが電源２３ａの正極に接続されエミッタが
ステータ巻線１１ｕ、１１ｖ、１１ｗにそれぞれ接続さ
れた上側ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transisto
r：絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）２３ｂ
ｕ、２３ｂｖ、２３ｂｗと、上側ＩＧＢＴ２３ｂｕ、２
３ｂｖ、２３ｂｗにそれぞれ逆並列接続された上側フラ
イホイール・ダイオード２３ｃｕ、２３ｃｖ、２３ｃｗ
と、コレクタがステータ巻線１１ｕ、１１ｖ、１１ｗに
それぞれ接続されエミッタが電源２３ａの負極に接続さ
れた下側ＩＧＢＴ２３ｄｕ、２３ｄｖ、２３ｄｗと、下
側ＩＧＢＴ２３ｄｕ、２３ｄｖ、２３ｄｗにそれぞれ逆
並列接続された下側フライホイール・ダイオード２３ｅ
ｕ、２３ｅｖ、２３ｅｗと、スイッチング指令信号ｇｕ
ｈ、ｇｕｌ、ｇｖｈ、ｇｖｌ、ｇｗｈ、ｇｗｌを入力し
それぞれ上側ＩＧＢＴ２３ｂｕ、２３ｂｖ、２３ｂｗの
ゲート電圧と下側ＩＧＢＴ２３ｄｕ、２３ｄｖ、２３ｄ
ｗのゲート電圧とを制御するゲート・ドライブ器２３ｆ
とから構成される。

【００２９】マイコン２２は、ハード的に、ＣＰＵ、Ｒ
ＡＭ、ＲＯＭ、タイマ、ＡＤＣ、ポート及びこれらをつ
なぐバスなどから構成される。また、マイコン２２は、
機能的に、エンコーダ信号Ｚ、Ａ、Ｂを入力し角度θを
出力する角度作成部３１と、角度θを入力し速度ωを出
力する速度作成部３２と、アナログ速度指令値ω＊ａを
入力し速度指令値ω＊を出力するアナログ・ディジタル
・コンバータ（AnalogDigital Converter。以後、ＡＤ
Ｃと略記する）３３と、速度指令値ω＊と速度ωとを入
力し速度誤差ｅωを出力する速度減算部３４と、速度誤
差ｅωと電流指令最大値Ｉ＊ｍａｘとを入力しｄ軸電流
指令値ｉｄ＊とｑ軸電流指令値ｉｑ＊とを出力する電流
指令値作成部３５とを含んで構成される。

【００３０】また、マイコン２２は、アナログｕ相電流
値ｉｕａを入力しｕ相電流値ｉｕを出力するＡＤＣ４１
と、アナログｖ相電流値ｉｖａを入力しｖ相電流値ｉｖ
を出力するＡＤＣ４２と、角度θとｕ相電流値ｉｕとｖ
相電流値ｉｖとを入力しｄ軸電流値ｉｄとｑ軸電流値ｉ
ｑとを出力する三相二相変換部４３とを含んで構成され
る。

【００３１】また、マイコン２２は、ｄ軸電流指令値ｉ
ｄ＊とｄ軸電流値ｉｄとを入力しｄ軸電流誤差ｅｉｄを
出力するｄ軸減算部５２と、ｄ軸電流誤差ｅｉｄを入力
しｄ軸電圧指令値ｖｄ＊を出力するｄ軸電流指令値作成
部５３とを含んで構成される。また、マイコン２２は、
ｑ軸電流指令値ｉｑ＊とｑ軸電流値ｉｑとを入力しｑ軸
電流誤差ｅｉｑを出力するｑ軸減算部６２と、ｑ軸電流
誤差ｅｉｑを入力しｑ軸電圧指令値ｖｑ＊を出力するｑ
軸電流指令値作成部６３とを含んで構成される。

【００３２】また、マイコン２２は、ｄ軸電圧指令値ｖ
ｄ＊を入力しローパス・フィルタ（Low-Pass Filter。
以後、ＬＰＦと略記する）後ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊ｌを
出力するｄ軸ＬＰＦ部７１と、ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊を
入力しＬＰＦ後ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊ｌを出力するｑ軸
ＬＰＦ部７２と、ＬＰＦ後ｄ軸電流値ｖｄ＊ｌとＬＰＦ
後ｑ軸電流値ｖｑ＊ｌとを入力し飽和度ｖ２を出力する
飽和度作成部７３と、基準値ｖ０を出力する基準値作成
部７４と、飽和度ｖ２と基準値ｖ０とを入力し電流指令
最大値Ｉ＊ｍａｘを出力する電流指令最大値作成部７５
とを含んで構成される。

【００３３】また、マイコン２２は、角度θとｄ軸電圧
指令値ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値ｖｑ＊とを入力しｕ相電
圧指令値ｖｕ＊とｖ相電圧指令値ｖｖ＊とｗ相電圧指令
値ｖｗ＊とを出力する二相三相変換部８１と、ｕ相電圧
指令値ｖｕ＊とｖ相電圧指令値ｖｖ＊とｗ相電圧指令値
ｖｗ＊とを入力しスイッチング指令信号ｇｕｈ、ｇｕ
ｌ、ｇｖｈ、ｇｖｌ、ｇｗｈ、ｇｗｌを出力するＰＷＭ
制御部８２とを含んで構成される。

【００３４】［実施の形態１のモータ制御装置の動作の
原理］次に、実施の形態１のモータ制御装置の動作を説
明する。実施の形態１のモータ制御装置は、ＬＰＦを作
用した電圧指令値から飽和度を作成し、アンチ・ワイン
ド・アップを行う。ここで、ＬＰＦを使用することによ
り、誘起電圧の歪みが大きいモータにおいても、安定に
アンチ・ワインド・アップを行う。また、実施の形態１
のモータ制御装置は、電圧指令値に作用させるリミット
とは別に基準値を設けることにより、電圧指令値にロー
パス・フィルタを作用させるときにおいても、出力を小
さくすることなく、アンチ・ワインド・アップを行い、
操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みによる騒
音・振動が発生を抑制する。また、実施の形態１のモー
タ制御装置は、基準値を駆動手段が印加できる最大電圧
値より大きくすることにより、印加する電圧の実効値を
大きくし、モータの出力を大きくする。

【００３５】まず、座標系を説明する。図３は、座標系
の説明図である。図３において、説明を簡単にするため
に、磁極数が２のＩＰＭＳＭが示されている。ｄ軸及び
ｑ軸は、実際のロータ１２の角度θによる軸である。ｄ
軸をロータ１２に配置された永久磁石１６による磁束と
同じ向きとし、ｑ軸をｄ軸に対して９０°進んだ向きと
する。そして、ステータ巻線１１ｕとｄ軸のなす角度を
角度θとする。ここで、正の向きは、ｕ相、ｖ相、ｗ相
の順とする。

【００３６】次に、電圧の大きさが大きくなったら、電
流振幅を小さくすることにより、電圧飽和を防止するこ
とを説明する。実施の形態１のモータ制御装置は、ロー
タ１２の速度ω＊が速度指令値ω＊とおりに回転するよ
うに、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊とｑ軸電流指令値ｉｑ＊と
を制御するような速度制御を行う。そして、ステータ巻
線１１ｕ、１１ｖ、１１ｗに流れる電流のｄｑ軸成分で
あるｄ軸電流値ｉｄ、及びｑ軸電流値ｉｑが、それぞれ
ｄ軸電流指令値ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊とおり
になるように、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令
値ｖｑ＊を制御するような電流制御を行う。

【００３７】図４は、実施の形態１における速度ωに対
する出力トルク、ｄ軸電流値ｉｄ、ｑ軸電流値ｉｑ、電
流振幅Ｉ、ｄ軸電圧値ｖｄ、ｑ軸電圧値ｖｑ及び電圧振
幅Ｖの変化を示す関係図である。ファンなど制御すると
き、図４及び下記式（１）のように、速度ωの増加に伴
い、必要となる出力トルクＴが大きくなる。ここで、ω
＾２は速度ωの二乗値、ＫｔｗはトルクＴとω＾２との
比を示す。下記式（２）のように、出力トルクＴを大き
くするために、ｄ軸電流値ｉｄ及びｑ軸電流値ｉｑが大
きくする。ここで、Ｐは極対数、ψはｄｑ軸巻線鎖交磁
束実効値ψ、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、Ｌｄはｄ軸イ
ンダクタンスを示す。式（２）において、第一項はマグ
ネット・トルクを示し、第二項はリラクタンス・トルク
を示す。ここで、正のリラクタンス・トルクを発生させ
るためには、ｄ軸電流値ｉｄを負にする。従って、ｄ軸
電流値ｉｄが大きくなるという表現は、ｄ軸電流値ｉｄ
の絶対値が大きくなることを示す。速度制御は、ｄ軸電
流指令値ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊とを大きくす
ることにより、ｄ軸電流値ｉｄ及びｑ軸電流値ｉｑを大
きくし、出力トルクＴを大きくする。そして、ｄ軸電流
値ｉｄ及びｑ軸電流値ｉｑの増加に伴い、下記式（３）
で表される電流振幅Ｉが大きくなる。ここで、√は（）
内の正の平方根を示す。

【００３８】 Ｔ ＝ Ｋｔｗ・ω＾２ …（１） Ｔ ＝ Ｐ・｛ψ・ｉｑ − （Ｌｑ−Ｌｄ）・ｉｄ・ｉｑ｝ …（２） Ｉ ＝ √（ｉｄ＾２ ＋ ｉｑ＾２） …（３） また、ステータ巻線における電圧のｄ軸成分及びｑ軸成
分であるｄ軸電圧値ｖｄ及びｑ軸電圧値ｖｑは、下記式
（４）（５）で表される。ここで、Ｒは相抵抗値、ｐは
微分演算子を示す。そのため、速度ωの増加に伴いｄ軸
電圧値ｖｄ及びｑ軸電圧値ｖｑが大きくなる。ここで、
正のリラクタンス・トルクを発生させるためには、ｄ軸
電圧値ｖｄが負である範囲が多い。従って、ｄ軸電流値
ｉｄと同様に、ｄ軸電圧値ｖｄが大きくなるという表現
は、絶対値が大きくなることを示す。そして、ｄ軸電圧
値ｖｄ及びｑ軸電圧値ｖｑの増加に伴い、下記式（６）
で表される電圧振幅Ｖが大きくなる。

【００３９】 ｖｄ ＝ （Ｒ＋ｐ）・ｉｄ − ω・Ｌｑ・ｉｑ …（４） ｖｑ ＝ （Ｒ＋ｐ）・ｉｑ ＋ ω・Ｌｄ・ｉｄ ＋ ω・ψ …（５） Ｖ ＝ √（ｖｄ＾２ ＋ ｖｑ＾２） …（６） このように、速度ωの増加に伴い、必要となる電圧振幅
Ｖが大きくなる。しかし、駆動部２３の電源２３ａの電
圧には限界があるため、高速・高負荷領域において、十
分な電圧を印加できず電圧が飽和する。このような電圧
が飽和する領域では、操作量飽和による応答性の悪化、
電流波形歪みによる騒音・振動が発生する。

【００４０】そこで、電圧振幅Ｖが大きくなったら、電
流振幅Ｉを制限することにより、電圧飽和を防止する。
すなわち、電源電圧／２より若干大きな基準値ｖ０を設
定し、電圧振幅Ｖが基準値ｖ０より大きいとき（図４に
おいて、電流振幅Ｉ及び電圧振幅Ｖが、●で示される状
態のとき）、電圧振幅Ｖが基準値ｖ０に収斂するように
電流振幅Ｉを小さくする（図４において、電流振幅Ｉ及
び電圧振幅Ｖを、●で示される状態から○で示される状
態に変化させる）。このように、アンチ・ワインド・ア
ップを行い、操作量飽和による応答性の悪化、電流波形
歪みによる騒音・振動の発生を抑制する。なお実動作に
おいて、電圧振幅Ｖの代わりに後述の飽和度ｖ２を利用
し、電流指令Ｉの代わりに電流指令値振幅Ｉ＊を制限す
る。

【００４１】次に、飽和度ｖ２を作成するにあたり、Ｌ
ＰＦを作用させた電圧指令値を利用することを説明す
る。図５は、実施の形態１におけるｄ軸電圧指令値ｖｄ
＊、ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊、電圧指令値の二乗和（ｖｄ
＊＾２＋ｖｑ＊＾２）、ＬＰＦ後ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊
ｌ、ＬＰＦ後ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊ｌ及び飽和度ｖ２の
波形図である。誘起電圧が歪んだＩＰＭＳＭにおいて、
ｄ軸電流指令値ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊が一定
であっても、図５（ａ）及び図５（ｂ）のように、電流
制御により作成されるｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電
圧指令値ｖｑ＊は振動する。この振動に伴い、図５
（ｃ）のように、これらの二乗和（ｖｄ＊＾２＋ｖｑ＊
＾２）も振動する。そのため、この二乗和（ｖｄ＊＾２
＋ｖｑ＊＾２）に基づきアンチ・ワインド・アップを行
うと、制御が安定しない。

【００４２】一方、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧
指令値ｖｑ＊に、それぞれＬＰＦを作用したＬＰＦ後ｄ
軸電圧指令値ｖｄ＊ｌ及びｑ軸電圧指令値ｖｑ＊ｌは、
図５（ｄ）及び図５（ｅ）のように、振動が抑制され
る。従って、図５（ｆ）のように、これらの二乗和であ
る飽和度ｖ２（下記式（７））の振動も抑制される。そ
のため、この飽和度ｖ２に基づきアンチ・ワインド・ア
ップを行うと、制御が安定する。

【００４３】 ｖ２ ＝ ｖｄ＊ｌ＾２ ＋ ｖｑ＊ｌ＾２ …（７） 次に、電圧指令値のリミットと基準値ｖ０とを独立に設
定することを説明する。ｄ軸電圧指令値作成部５３及び
ｑ軸電圧指令値作成部６３は、それぞれ比例積分制御を
行いリミットを作用し、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸
電圧指令値ｖｑ＊を作成する。ここで、電圧の飽和を検
知するならば、リミットの前後のｄ軸電圧指令値の差及
びリミットの前後のｑ軸電圧指令値の差から判断すれば
よい。しかし、図５（ａ）及び図５（ｂ）のように、ｄ
軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ＊は振動す
る。

【００４４】そこで、前述のように、図５（ｄ）及び図
５（ｅ）のＬＰＦ後ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊ｌ及びＬＰＦ
後ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊ｌを用いて飽和度ｖ２（図５
（ｆ））を作成し、この飽和度ｖ２と基準値ｖ０とに基
づきアンチ・ワインド・アップを行う。すなわち、電圧
指令の低周波成分から飽和を判断しアンチ・ワインド・
アップを行う。一方、誘起電圧の歪みに対応するため
に、電圧指令の高周波成分はそのまま印加する必要があ
る。そのため、電圧指令値のリミットとアンチ・ワイン
ド・アップの飽和判断とを独立に設定する必要がある。

【００４５】次に、基準値ｖ０を駆動部２３が印加でき
る最大電圧値より大きくすることを説明する。多少電圧
が飽和しても正弦波状の電流を流し続けることができ
る。また、印加する電圧の実効値が大きいほど、モータ
の出力を大きくできる。そのため、基準値ｖ０を駆動部
２３が印加できる最大電圧値より大きくすることによ
り、モータの出力を大きくできる。

【００４６】［実施の形態１のモータ制御装置の動作の
詳細］上記の原理に基づき、実施の形態１のモータ制御
装置は、ＩＰＭＳＭ１０を制御する。以下、実施の形態
１のモータ制御装置の動作の詳細を説明する。

【００４７】光エンコーダ１３は、互いに９０°だけ位
相が異なりロータ１２の機械角の一回転あたりＮＰ周期
を含む矩形波状のＡ、Ｂ信号と、ロータ１２の機械角の
一回転あたり一回だけパルス状に変化するＺ信号とを出
力する。ここで、Ｚ信号がパルス状に変化するときの角
度が０°となるように、あらかじめ光エンコーダ１３を
取り付ける。

【００４８】電流センサ２１ｕ、２１ｖは、それぞれス
テータ巻線１１ｕ、１１ｖに流れる電流を検知し、アナ
ログｕ相電流値ｉｕａ、アナログｖ相電流値ｉｖａを作
成する。

【００４９】駆動部２３は、スイッチング指令信号ｇｕ
ｈ、ｇｕｌ、ｇｖｈ、ｇｖｌ、ｇｗｈ、ｇｗｌとに基づ
きステータ巻線１１ｕ、１１ｖ、１１ｗの電圧を制御す
る。電源２３ａは、駆動部２３に電力を供給する。ゲー
ト・ドライブ器２３ｆは、スイッチング指令信号ｇｕｈ
がＨのとき上側ＩＧＢＴ２３ｂｕが通電し、スイッチン
グ信号ｇｕｈがＬのとき上側ＩＧＢＴ２３ｂｕが非通電
であるように、上側ＩＧＢＴ２３ｂｕのゲート電圧を制
御する。一方、スイッチング指令信号ｇｕｌがＨのとき
下側ＩＧＢＴ２３ｄｕが通電し、スイッチング指令信号
ｇｕｌがＬのとき下側ＩＧＢＴ２３ｄｕが非通電である
ように、下側ＩＧＢＴ２３ｄｕのゲート電圧を制御す
る。また、ｖ相及びｗ相についても同様に、スイッチン
グ指令信号ｇｖｈ、ｇｖｌ、ｇｗｈ、ｇｗｌに基づき上
側ＩＧＢＴ２３ｂｖ、２３ｂｗ、下側ＩＧＢＴ２３ｄ
ｖ、２３ｄｗのゲート電圧を制御する。

【００５０】マイコン２２は、ある一定周期毎（以後、
この周期を制御周期Ｔと記す）に、ＡＤＣ３３、ＡＤＣ
４１及びＡＤＣ４２を動作させ、これらのＡＤＣの動作
が終了した時点で、順に、角度作成部３１、速度作成部
３２、速度減算部３４、電流指令値作成部３５、三相二
相変換部４３、ｄ軸減算部５２、ｄ軸電圧指令値作成部
５３、ｑ軸減算部６２、ｑ軸電圧指令値作成部６３、ｄ
軸ＬＰＦ部７１、ｑ軸ＬＰＦ７２、飽和度作成部７３、
基準値作成部７４、電流指令最大値作成部７５及び二相
三相変換部８１を演算実行する。また、ＰＷＭ制御部８
２は、ハード・ロジックにより実現される。

【００５１】角度作成部３１は、エンコーダ信号Ｚ、
Ａ、Ｂに基づき角度θを作成する。角度作成部３１には
カウンタが含まれる。このカウンタのカウンタ値ＴＭ
は、Ｚ信号がパルス状に変化したとき、０にされる。ま
た、Ａ信号、Ｂ信号が正順のとき（Ａ、Ｂの順番に変化
するとき）、それぞれの立上がり及び立下りエッジにお
いてカウンタ値が１だけ増加される。一方、Ａ信号、Ｂ
信号が逆順のとき（Ｂ、Ａの順番に変化するとき）、そ
れぞれの立上がり及び立下りエッジにおいてカウンタ値
が１だけ減少される。そして、角度作成部３１は、下記
式（８）のように、このカウンタ値ＴＭを用いてθを作
成する。

【００５２】 θ ＝ ＴＭ・２π／（４・ＮＰ） …（８） 速度作成部３２は、角度θを微分し速度ωを作成する。
下記式（９）のように、角度θの差分から速度ωを作成
する。ここで、θ（ｉ）は今回に速度作成部３２が動作
するときの角度θであり、θ（ｉ−１）は前回に速度作
成部３２が動作するときの角度θである。

【００５３】 ω ＝ ｛θ（ｉ）−θ（ｉ−１）｝／Ｔ …（９） ＡＤＣ３３は、アナログ値であるアナログ速度指令値ω
＊ａをディジタル値である速度指令値ω＊にアナログ／
ディジタル変換する。速度減算器３４は、下記式（１
０）のように、速度指令値ω＊と速度ωの差を速度誤差
ｅωにする。

【００５４】 ｅω ＝ ω＊ − ω …（１０） 電流指令値作成部３５は、比例積分制御を用いて電流指
令を作成し、さらに速度指令最大値ｉ＊ｍａｘに基づき
電流指令をリミットする。図６は、実施の形態１におけ
る電流指令値作成部３５の動作を示すブロック図であ
る。ここでｚは、ｚ変換を表す。

【００５５】下記式（１１）のように、速度誤差ｅωに
比例ゲインＫｐｗを乗じたものを電流指令値振幅比例成
分Ｉ＊ｐにする。また、下記式（１２）のように、速度
誤差ｅωに積分ゲインＫｉｗを乗じ積分したものを電流
指令値振幅積分成分Ｉ＊ｉにする。ここで、下記式（１
３）のように、この電流指令値振幅積分成分Ｉ＊ｉを、
Ｉ＊ｍｉｎからＩ＊ｍａｘの範囲に制限する。そして、
下記式（１４）のように、電流指令値振幅比例成分Ｉ＊
ｐと電流指令値振幅積分成分Ｉ＊ｉとの和を電流指令値
振幅Ｉ＊にする。ここで、下記式（１５）のように、こ
の電流指令値振幅Ｉ＊を、Ｉ＊ｍｉｎからＩ＊ｍａｘの
範囲に制限する。なお、電流指令最大値Ｉ＊ｍａｘは、
後述の電流指令最大値作成部７５により作成される。ま
た、Ｉ＊ｍｉｎは、駆動部２３の最大回生能力などによ
り決定される。

【００５６】 Ｉ＊ｐ ＝ Ｋｐｗ・ｅω …（１１） Ｉ＊ｉ ＝ ΣＫｉｗ・ｅω …（１２） Ｉ＊ｍｉｎ ≦ Ｉ＊ｉ ≦ Ｉ＊ｍａｘ …（１３） Ｉ＊ ＝ Ｉ＊ｐ ＋ Ｉ＊ｉ …（１４） Ｉ＊ｍｉｎ ≦ Ｉ＊ ≦ Ｉ＊ｍａｘ …（１５） そして、下記式（１６）及び下記式（１７）のように、
ｄ軸電流指令値ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊を作成
する。ここで、β＊は、電流指令値振幅Ｉ＊が与えられ
たときに最大出力トルクまたは最大効率を実現する電流
位相である。

【００５７】 ｉｄ＊ ＝ − Ｉ＊・ｓｉｎ（β＊） …（１６） ｉｑ＊ ＝ Ｉ＊・ｃｏｓ（β＊） …（１７） ＡＤＣ４１は、アナログ値であるアナログｕ相電流値ｉ
ｕａをディジタル値であるｕ相電流値ｉｕにアナログ／
ディジタル変換する。また、ＡＤＣ４２は、アナログ値
であるアナログｖ相電流値ｉｖａをディジタル値である
ｖ相電流値ｉｖにアナログ／ディジタル変換する。

【００５８】三相二相変換部４３は、ステータ巻線１１
ｕ、１１ｖ、１１ｗに流れる電流を示す電流値を角度θ
による回転座標系であるｄｑ軸上のｄ軸電流値ｉｄとｑ
軸電流値ｉｑとに変換する。また、後述の二相三相変換
部８１は、ステータ巻線１１ｕ、１１ｖ、１１ｗに印加
する電圧について三相二相変換部４３で行われる変換の
逆変換を行う。具体的には、三相二相変換部４３は、下
記式（１８）、（１９）のようにｄ軸電流値ｉｄとｑ軸
電流値ｉｑとを作成する。

【００５９】 ｉｄ＝｛√（２）｝・｛ｉｕ・ｓｉｎ（θ＋π／３）＋ｉｖ・ｓｉｎ（θ）｝ …（１８） ｉδ＝｛√（２）｝・｛ｉｕ・ｃｏｓ（θ＋π／３）＋ｉｖ・ｃｏｓ（θ）｝ …（１９） ｄ軸減算器５２は、下記式（２０）のように、ｄ軸電流
指令値ｉｄ＊とｄ軸電流値ｉｄとの差をｄ軸電流誤差ｅ
ｉｄにする。

【００６０】 ｅｉｄ ＝ ｉｄ＊ − ｉｄ …（２０） ｄ軸電圧指令値作成部５３は、比例積分制御を用いてｄ
軸電圧指令値ｖｄ＊を作成し、さらにリミットする。図
７は、実施の形態１におけるｄ軸電圧指令値作成部５３
の動作を示すブロック図である。

【００６１】下記式（２１）のように、ｄ軸電流誤差ｅ
ｉｄに比例ゲインＫｐｄを乗じたものをｄ軸電圧指令値
比例成分ｖｄ＊ｐにする。また、下記式（２２）のよう
に、ｄ軸電流誤差ｅｉｄに積分ゲインＫｉｄを乗じ積分
したものをｄ軸電圧指令値積分成分ｖｄ＊ｉにする。こ
こで、下記式（２３）のように、このｄ軸電圧指令値積
分成分ｖｄ＊ｉを、ｖｄ＊ｍｉｎからｖｄ＊ｍａｘの範
囲に制限する。

【００６２】そして、下記式（２４）のように、ｄ軸電
圧指令値比例成分ｖｄ＊ｐとｄ軸電圧指令値幅積分成分
ｖｄ＊ｉとの和をｄ軸電圧指令値ｖｄ＊にする。ここ
で、下記式（２５）のように、このｄ軸電圧指令値ｖｄ
＊を、ｖｄ＊ｍｉｎからｖｄ＊ｍａｘの範囲に制限す
る。なお、この範囲は、電源２３ａが与えることができ
る電圧値の２〜３倍程度にする。すなわち、ｖｄ＊ｍｉ
ｎを電源−３・（√（３／２））・（Ｅ／２）から−２
・（√（３／２））・（Ｅ／２）程度にする。また、ｖ
ｄ＊ｍａｘを電源２・（√（３／２））・（Ｅ／２）か
ら３・（√（３／２））・（Ｅ／２）程度にする。ここ
で、Ｅは電源２３ａの電圧値である。

【００６３】 ｖｄ＊ｐ ＝ Ｋｐｄ・ｅｉｄ …（２１） ｖｄ＊ｉ ＝ ΣＫｉｄ・ｅｉｄ …（２２） ｖｄ＊ｍｉｎ ≦ ｖｄ＊ｉ ≦ ｖｄ＊ｍａｘ …（２３） ｖｄ＊ ＝ ｖｄ＊ｐ ＋ ｖｄ＊ｉ …（２４） ｖｄ＊ｍｉｎ ≦ ｖｄ＊ ≦ ｖｄ＊ｍａｘ …（２５） ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊は、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊と同様
の方法で作成する。

【００６４】ｑ軸減算器６２は、下記式（２６）のよう
に、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊とｑ軸電流値ｉｑとの差をｑ
軸電流誤差ｅｉｑにする。

【００６５】 ｅｉｑ ＝ ｉｑ＊ − ｉｑ …（２６） ｑ軸電圧指令値作成部６３は、比例積分制御を用いてｑ
軸電圧指令値ｖｑ＊を作成し、さらにリミットする。図
８は、実施の形態１におけるｑ軸電圧指令値作成部６３
の動作を示すブロック図である。

【００６６】下記式（２７）のように、ｑ軸電流誤差ｅ
ｉｑに比例ゲインＫｐｑを乗じたものをｑ軸電圧指令値
比例成分ｖｑ＊ｐにする。また、下記式（２８）のよう
に、ｑ軸電流誤差ｅｉｑに積分ゲインＫｉｑを乗じ積分
したものをｑ軸電圧指令値積分成分ｖｑ＊ｉにする。こ
こで、下記式（２９）のように、このｑ軸電圧指令値積
分成分ｖｑ＊ｉを、ｖｑ＊ｍｉｎからｖｑ＊ｍａｘの範
囲に制限する。そして、下記式（３０）のように、ｑ軸
電圧指令値比例成分ｖｑ＊ｐとｑ軸電圧指令値幅積分成
分ｖｑ＊ｉとの和をｑ軸電圧指令値ｖｑ＊にする。ここ
で、下記式（３１）のように、このｑ軸電圧指令値ｖｑ
＊を、ｖｑ＊ｍｉｎからｖｑ＊ｍａｘの範囲に制限す
る。なお、この範囲は、電源２３ａが与えることができ
る電圧値の２〜３倍程度にする。すなわち、ｖｑ＊ｍｉ
ｎを電源−３・（√（３／２））・（Ｅ／２）から−２
・（√（３／２））・（Ｅ／２）程度にする。また、ｖ
ｑ＊ｍａｘを電源２・（√（３／２））・（Ｅ／２）か
ら３・（√（３／２））・（Ｅ／２）程度にする。ここ
で、Ｅは電源２３ａの電圧値である。

【００６７】 ｖｑ＊ｐ ＝ Ｋｐｑ・ｅｉｑ …（２７） ｖｑ＊ｉ ＝ ΣＫｉｑ・ｅｉｑ …（２８） ｖｑ＊ｍｉｎ ≦ ｖｑ＊ｉ ≦ ｖｑ＊ｍａｘ …（２９） ｖｑ＊ ＝ ｖｑ＊ｐ ＋ ｖｑ＊ｉ …（３０） ｖｑ＊ｍｉｎ ≦ ｖｑ＊ ≦ ｖｑ＊ｍａｘ …（３１） ｄ軸ＬＰＦ部７１は、下記式（３２）のように、ｄ軸電
圧指令値ｖｄ＊にディジタル一次ＬＰＦを作用しＬＰＦ
後ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊ｌにする。ここで、ＬＰＦの係
数であるＫｌｄは、０から１までの値をとり、小さくな
るほどＬＰＦの作用が大きくなる。なお、ｖｄ＊ｌ
（ｉ）は今回にｄ軸ＬＰＦ部７１が動作するときのＬＰ
Ｆ後ｄ軸電圧指令値であり、ｖｄ＊ｌ（ｉ−１）は前回
にｄ軸ＬＰＦ部７１が動作したときのＬＰＦ後ｄ軸電圧
指令値である。

【００６８】 ｖｄ＊ｌ（ｉ） ＝ Ｋｌｄ・ｖｄ＊＋（１−Ｋｌｄ）・ｖｄ＊ｌ（ｉ−１） …（３２） ｑ軸ＬＰＦ部７２は、下記式（３３）のように、ｑ軸電
圧指令値ｖｑ＊にディジタル一次ＬＰＦを作用しＬＰＦ
後ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊ｌにする。ここで、ＬＰＦの係
数であるＫｌｑは、０から１までの値をとり、小さくな
るほどＬＰＦの作用が大きくなる。なお、ｖｑ＊ｌ
（ｉ）は今回にｑ軸ＬＰＦ部７２が動作するときのＬＰ
Ｆ後ｑ軸電圧指令値であり、ｖｑ＊ｌ（ｉ−１）は前回
にｑ軸ＬＰＦ部７２が動作したときのＬＰＦ後ｑ軸電圧
指令値である。

【００６９】 ｖｑ＊ｌ（ｉ） ＝ Ｋｌｑ・ｖｑ＊＋（１−Ｋｌｑ）・ｖｑ＊ｌ（ｉ−１） …（３３） 飽和度作成部７３は、下記式（３４）のように、ＬＰＦ
後ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊ｌとＬＰＦ後ｑ軸電圧指令値ｖ
ｑ＊ｌとの二乗和を飽和度ｖ２にする。

【００７０】 ｖ２ ＝ ｖｄ＊ｌ・ｖｄ＊ｌ ＋ ｖｑ＊ｌ・ｖｑ＊ｌ …（３４） 基準値作成部７４は、基準値ｖ０を作成する。このｖ０
は、電源２３ａの電圧値の１．１倍から２倍程度にす
る。

【００７１】電流指令最大値作成部７５は、飽和度ｖ２
と基準値ｖ０とに基づき電流指令最大値Ｉ＊ｍａｘを作
成する。図９は、実施の形態１における電流指令最大値
作成部の動作を示すブロック図である。

【００７２】まず、下記式（３５）のように、基準値の
二乗値ｖ０＾２から飽和度ｖ２を減算した結果を飽和度
誤差ｅｖにする。そして、下記式（３６）のように、飽
和度誤差ｅｖに比例ゲインＫｐｉを乗じたものを電流指
令最大値比例成分Ｉ＊ｍａｘｐにする。また、下記式
（３７）のように、飽和度誤差ｅｖに積分ゲインＫｉｉ
を乗じ積分したものを電流指令最大値積分成分Ｉ＊ｍａ
ｘｉにする。ここで、下記式（３８）のように、この電
流指令最大値積分成分Ｉ＊ｍａｘｉを、０からＩ０の範
囲に制限する。そして、下記式（３９）のように、電流
指令最大値比例成分Ｉ＊ｍａｘｐと電流指令最大値積分
成分Ｉ＊ｍａｘｉとの和を電流指令最大値Ｉ＊ｍａｘに
する。ここで、下記式（４０）のように、この電流指令
最大値Ｉ＊ｍａｘを、０からＩ０の範囲に制限する。な
お、このＩ０は、ＩＰＭＳＭ１０の最大出力や駆動部２
３のＩＧＢＴの耐量などにより決定される。

【００７３】 ｅｖ ＝ ｖ０＾２ − ｖ２ …（３５） Ｉ＊ｍａｘｐ ＝ Ｋｐｉ・ｅｖ …（３６） Ｉ＊ｍａｘｉ ＝ ΣＫｉｉ・ｅｖ …（３７） ０ ≦ Ｉ＊ｍａｘｉ ≦ Ｉ０ …（３８） Ｉ＊ｍａｘ ＝ Ｉ＊ｍａｘｐ ＋ Ｉ＊ｍａｘｉ …（３９） ０ ≦ Ｉ＊ｍａｘ ≦ Ｉ０ …（４０） 三相二相変換部８１は、推定角度θによる回転座標系で
あるｄｑ軸上のｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値
ｖｑ＊とを静止座標系に変換し、ステータ巻線１１ｕ、
１１ｖ、１１ｗに印加するｕ相電圧指令値ｖｕ＊とｖ相
電圧指令値ｖｖ＊とｗ相電圧指令値ｖｗ＊とを作成す
る。具体的には、下記式（４１）、（４２）、（４３）
のようにする。

【００７４】 ｖｕ＊＝｛√（２／３）｝・｛ｖｄ＊・ｃｏｓθ−ｖｑ＊・ｓｉｎθ｝…（４ １） ｖｖ＊＝｛√（２／３）｝・｛ｖｄ＊・ｃｏｓ（θ−２・π／３） −ｖｑ＊・ｓｉｎ（θ−２・π／３）｝ …（４２ ） ｖｗ＊＝｛√（２／３）｝・｛ｖｄ＊・ｃｏｓ（θ＋２・π／３） −ｖｑ＊・ｓｉｎ（θ＋２・π／３）｝ …（４３ ） ＰＷＭ制御器８２は、ｕ相電圧指令値ｖｕ＊とｖ相電圧
指令値ｖｖ＊とｗ相電圧指令値ｖｗ＊とをパルス幅変調
（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）する。具体的に
は、ある設定された周期とＥ／２の振幅とを持つ三角波
を発生する。ここで、Ｅは電源２３ａの電圧値である。
そして、この三角波とｕ相電圧指令値ｖｕ＊とを比較
し、ｕ相電圧指令値ｖｕ＊の方が大きいとき、スイッチ
ング信号ｇｕｈをＨ、ｇｕｌをＬにする。一方、ｕ相電
圧指令値ｖｕ＊の方が小さいとき、スイッチング信号ｇ
ｕｈをＬ、ｇｕｌをＨにする。

【００７５】なお、スイッチング信号ｇｕｈ、ｇｕｌの
状態が遷移するとき、スイッチング信号ｇｕｈ、ｇｕｌ
を双方ともＬにする短い時間を設ける（この短い時間は
デッド・タイムと呼ばれる）。また、ｖ相及びｗ相とに
ついても同様に、それぞれｖ相電圧指令値ｖｖ＊及びｗ
相電圧指令値ｖｗ＊に基づきスイッチング信号ｇｖｈ、
ｇｖｌ及びｇｗｈ、ｇｗｌを作成する。

【００７６】［実施の形態１のモータ制御装置の効果］
上述のように動作させることにより、実施の形態１のモ
ータ制御装置は、以下の効果を有する。速度ωの増加に
伴い、必要となる電圧の振幅が大きくなる。しかし、電
源２３ａの電圧には限界があるため、高速・高負荷領域
において、十分な電圧を印加できず電圧が飽和する。こ
のような電圧が飽和する領域では、操作量飽和による応
答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動が発生し
た。

【００７７】そこで、実施の形態１のモータ制御装置
は、基準値ｖ０を設定し、飽和度ｖ２が基準値ｖ０の二
乗値より大きいとき、飽和度ｖ２が基準値ｖ０の二乗値
に収斂するように比例積分制御を用いて電流指令最大値
Ｉ＊ｍａｘを小さくすることにより、電流指令値を小さ
く制限する。このように、飽和度ｖ２と基準値ｖ０とに
基づき電流指令値を制限することにより、操作量飽和に
よる応答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動が発
生を抑制するモータ制御装置を実現する。

【００７８】また、誘起電圧が歪んだＩＰＭＳＭにおい
て、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊が
一定であっても、図５（ａ）及び図５（ｂ）のように、
電流制御により作成されるｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ
軸電圧指令値ｖｑ＊は振動する。そのため、これらのｄ
軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ＊を用いて
アンチ・ワインド・アップを行うと、動作が不安定にな
った。

【００７９】実施の形態１のモータ制御装置は、ｄ軸電
圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ＊に、それぞれ
ＬＰＦを作用したＬＰＦ後ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊ｌ及び
ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊ｌを利用する。図５（ｄ）及び図
５（ｅ）のように、ＬＰＦの作用により、ＬＰＦ後ｄ軸
電圧指令値ｖｄ＊ｌ及びｑ軸電圧指令値ｖｑ＊ｌの振動
は、抑制される。従って、図５（ｆ）のように、これら
の二乗和である飽和度ｖ２の振動も抑制される。そし
て、この飽和度ｖ２を用いてアンチ・ワインド・アップ
を行う。

【００８０】このように、ＬＰＦを作用した電圧指令値
から作成した飽和度ｖ２を使用することにより、誘起電
圧の歪みが大きいモータにおいても、安定にアンチ・ワ
インド・アップを行い、操作量飽和による応答性の悪
化、電流波形歪みによる騒音・振動が発生を抑制するモ
ータ制御装置を実現する。

【００８１】また、実施の形態１のモータ制御装置は、
上述のように、図５（ｄ）及び図５（ｅ）のＬＰＦ後ｄ
軸電圧指令値ｖｄ＊ｌ及びＬＰＦ後ｑ軸電圧指令値ｖｑ
＊ｌを用いて飽和度ｖ２（図５（ｆ））を作成し、この
飽和度ｖ２と基準値ｖ０とに基づきアンチ・ワインド・
アップを行う。すなわち、電圧指令の低周波成分から飽
和を判断しアンチ・ワインド・アップを行う。一方、誘
起電圧の歪みに対応するために、電圧指令の高周波成分
はそのまま印加する必要がある。そのため、電圧指令値
のリミットとアンチ・ワインド・アップの飽和判断とを
独立に設定する必要がある。

【００８２】このように、電圧指令値のリミットとアン
チ・ワインド・アップの飽和判断とを独立に設定するこ
とにより、電圧指令値にローパス・フィルタを作用させ
るときにおいても、出力を小さくすることなく、アンチ
・ワインド・アップを行い、操作量飽和による応答性の
悪化、電流波形歪みによる騒音・振動が発生を抑制する
モータ制御装置を実現する。

【００８３】また、実施の形態１のモータ制御装置は、
基準値ｖ０を駆動部２３が印加できる最大電圧値より大
きくする。ここで、多少電圧が飽和しても正弦波状の電
流を流し続けることができる。また、印加する電圧の実
効値が大きいほど、モータの出力を大きくできる。この
ように、基準値ｖ０を駆動部２３が印加できる最大電圧
値より大きくすることにより、モータの出力を大きくす
るモータ制御装置を実現する。

【００８４】（実施の形態２）次に、実施の形態２のモ
ータ制御装置を説明する。実施の形態１のモータ制御装
置は、ＬＰＦを作用した電圧指令値（ＬＰＦ後ｄ軸電圧
指令値ｖｄ＊ｌ及びＬＰＦ後ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊ｌ）
に基づき飽和度ｖ２を作成した。実施の形態２のモータ
制御装置は、電圧指令の積分成分（ｄ軸電圧指令値積分
成分ｖｄ＊ｉ及びｑ軸電圧指令値積分成分ｖｑ＊ｉ）の
基づき飽和度ｖ２を作成する。こうすることにより、誘
起電圧の歪みが大きいモータにおいても、飽和度ｖ２の
振動を抑制し、安定にアンチ・ワインド・アップを行
い、操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みによ
る騒音・振動の発生を抑制する。また、ＬＰＦの演算を
省くことにより、演算時間を短縮する。

【００８５】［実施の形態２のモータ制御装置の構成と
動作］まず、実施の形態２のモータ制御装置の構成と動
作を説明する。図１０は、実施の形態２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。このモータ制
御装置２２０が含む構成のうち、マイコン２２２が、実
施の形態１と異なる。また、マイコン２２２が含む構成
のうち、ｄ軸電圧指令値作成部２５３とｑ軸電圧指令値
作成部２６３と飽和度作成部２７３とが、実施の形態１
と異なる。また、実施の形態１に含まれたｄ軸ＬＰＦ部
７１及びｑ軸ＬＰＦ部７２は、実施の形態２に含まれな
い。その他の構成は、実施の形態１と同様であり、実施
の形態１と同一の符号で示し、説明を省略する。

【００８６】ｄ軸電圧指令値作成部２５３は、ｄ軸電流
誤差ｅｉｄを入力し、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｄ軸電圧
指令値積分成分ｖｄ＊ｉとを出力する。ｄ軸電圧指令値
作成部２５３の入出力以外の動作は、実施の形態１と同
様であり、説明を省略する。

【００８７】ｑ軸電圧指令値作成部２６３は、ｑ軸電流
誤差ｅｉｑを入力し、ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊とｑ軸電圧
指令値積分成分ｖｑ＊ｉとを出力する。ｑ軸電圧指令値
作成部２６３の入出力以外の動作は、実施の形態１と同
様であり、説明を省略する。

【００８８】飽和度作成部２７３は、ｄ軸電圧指令値積
分成分ｖｄ＊ｉとｑ軸電圧指令値積分成分ｖｑ＊ｉとを
入力し、飽和度ｖ２を出力する。下記式（４４）のよう
に、ｄ軸電圧指令値積分成分ｖｄ＊ｉとｑ軸電圧指令値
積分成分ｖｑ＊ｉとの二乗和を飽和度ｖ２にする。

【００８９】 ｖ２ ＝ ｖｄ＊ｉ・ｖｄ＊ｉ ＋ ｖｑ＊ｉ・ｖｑ＊ｉ …（４４） ［実施の形態２のモータ制御装置の効果］次に、実施の
形態２のモータ制御装置の効果を説明する。図１１は、
実施の形態２におけるｄ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｑ軸電圧
指令値ｖｑ＊、電圧指令値の二乗和（ｖｄ＊＾２＋ｖｑ
＊＾２）、ｄ軸電圧指令値積分成分ｖｄ＊ｉ、ｑ軸電圧
指令値積分成分ｖｑ＊ｉ及び飽和度ｖ２の波形図であ
る。誘起電圧が歪んだＩＰＭＳＭにおいて、ｄ軸電流指
令値ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊が一定であって
も、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）のように、電流制御
により作成されるｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指
令値ｖｑ＊は振動する。この振動に伴い、図１１（ｃ）
のように、これらの二乗和（ｖｄ＊＾２＋ｖｑ＊＾２）
も振動する。そのため、この二乗和（ｖｄ＊＾２＋ｖｑ
＊＾２）に基づきアンチ・ワインド・アップを行うと、
制御が安定しない。

【００９０】一方、ｄ軸電圧指令値積分成分ｖｄ＊ｉ及
びｑ軸電圧指令値積分成分ｖｑ＊ｉは、図１１（ｄ）及
び図１１（ｅ）のように、振動が抑制される。従って、
図１１（ｆ）のように、これらの二乗和である飽和度ｖ
２（式（４４））の振動も抑制される。そのため、この
飽和度ｖ２を利用して、アンチ・ワインド・アップを行
うと、制御が安定する。

【００９１】このように、電圧指令値の積分成分（ｄ軸
電圧指令値積分成分ｖｄ＊ｉ及びｑ軸電圧指令値積分成
分ｖｑ＊ｉ）から作成した飽和度ｖ２を使用することに
より、誘起電圧の歪みが大きいモータにおいても、安定
にアンチ・ワインド・アップを行い、操作量飽和による
応答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動が発生を
抑制するモータ制御装置を実現する。

【００９２】また、実施の形態２のモータ制御装置は、
実施の形態１と同様の作用を有するため、実施の形態１
と同様の効果を有する。

【００９３】また、実施の形態１のモータ制御装置は、
ＬＰＦを作用させた電圧指令値（ＬＰＦ後ｄ軸電圧指令
値ｖｄ＊ｌ及びＬＰＦ後ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊ｌ）に基
づき飽和度ｖ２を作成するため、ＬＰＦに要する演算時
間が必要であった。これに対して実施の形態２では、Ｌ
ＰＦを使用せず、電圧指令値の積分成分（ｄ軸電圧指令
値積分成分ｖｄ＊ｉ及びｑ軸電圧指令値積分成分ｖｑ＊
ｉ）に基づき、飽和度ｖ２を作成することにより、演算
時間を短縮したモータ制御装置を実現する。

【００９４】（実施の形態３）次に、実施の形態３のモ
ータ制御装置を説明する。実施の形態１のモータ制御装
置は、電圧飽和を検知すると、電流指令最大値Ｉ＊ｍａ
ｘを変化させることにより、電流指令値を小さくするよ
うなアンチ・ワインド・アップを行った。実施の形態３
のモータ制御装置は、電圧飽和を検知すると、速度指令
値ω＊を小さくするようなアンチ・ワインド・アップを
行い、操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みに
よる騒音・振動の発生を抑制する。

【００９５】［実施の形態３のモータ制御装置の構成と
動作］まず、実施の形態３のモータ制御装置の構成と動
作を説明する。図１２は、実施の形態３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。このモータ制
御装置３２０が含む構成のうち、マイコン３２２が、実
施の形態１と異なる。また、マイコン３２２が含む構成
のうち、速度減算部３３４と電流指令値作成部３３５と
速度指令値減算量作成部３７６とが、実施の形態１と異
なる。また、実施の形態１に含まれた電流指令最大値作
成部７５は、実施の形態３に含まれない。その他の構成
は、実施の形態１と同様であり、実施の形態１と同一の
符号で示し、説明を省略する。

【００９６】速度減算部３３４は、速度指令値ω＊と速
度指令値減算量Δωと速度ωとを入力し、速度誤差ｅω
を出力する。下記式（４５）のように、速度指令値ω＊
から速度指令値減算量Δωを減じ、さらに速度ωを減じ
た結果を速度誤差ｅωにする。

【００９７】 ｅω ＝ ω＊ − Δω − ω …（４５） 電流指令値作成部３７５は、電流指令最大値Ｉ＊ｍａｘ
としてある設定された値を用いる。その他の動作は、実
施の形態１と同様であり、説明を省略する。

【００９８】速度減算量作成部３７６は、飽和度ｖ２と
基準値ｖ０とを入力し、速度指令値減算量Δωを出力す
る。図１３は、実施の形態３における速度指令値減算量
作成部の動作を示すブロック図である。

【００９９】まず、下記式（４６）のように、基準値の
二乗値ｖ０＾２から飽和度ｖ２を減算した結果を飽和度
誤差ｅｖにする。そして、下記式（４７）のように、飽
和度誤差ｅｖに比例ゲインＫｐｄｗを乗じたものを速度
指令値減算量比例成分Δωｐにする。また、下記式（４
８）のように、飽和度誤差ｅｖに積分ゲインＫｉｄｗを
乗じ積分したものを速度指令値減算量積分成分Δωｉに
する。ここで、下記式（４９）のように、この速度指令
値減算量積分成分Δωｉを、０からω０の範囲に制限す
る。そして、下記式（５０）のように、速度指令値減算
量比例成分Δωｐと速度指令値減算量積分成分Δωｉと
の和を速度指令値減算量Δωにする。ここで、下記式
（５１）のように、この速度指令値減算量Δωを、０か
らω０の範囲に制限する。なお、このω０は、ＩＰＭＳ
Ｍ１０の最大速度などから決定される。

【０１００】 ｅｖ ＝ ｖ０＾２ − ｖ２ …（４６） Δωｐ ＝ Ｋｐｄｗ・ｅｖ …（４７） Δωｉ ＝ ΣＫｉｄｗ・ｅｖ …（４８） ０ ≦ Δωｉ ≦ ω０ …（４９） Δω ＝ Δωｐ ＋ Δωｉ …（５０） ０ ≦ Δω ≦ ω０ …（５１） ［実施の形態３のモータ制御装置の効果］図４を用いて
前述したように、ファンなど制御するとき、速度ωの増
加に伴い、必要となる電圧振幅Ｖが大きくなる。しか
し、駆動部２３の電源２３ａの電圧には限界があるた
め、高速・高負荷領域において、十分な電圧を印加でき
ず電圧が飽和する。このような電圧が飽和する領域で
は、操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みによ
る騒音・振動が発生する。

【０１０１】そこで、電圧振幅Ｖが大きくなったら、速
度ωを小さくすることにより、電圧飽和を防止する。す
なわち、電源電圧／２より若干大きな基準値ｖ０を設定
し、電圧振幅Ｖが基準値ｖ０より大きいとき（図４にお
いて、速度ω及び電圧振幅Ｖが、●で示される状態のと
き）、電圧振幅Ｖが基準値ｖ０に収斂するように速度ω
を小さくする（図４において、速度ω及び電圧振幅Ｖ
を、●で示される状態から○で示される状態に変化させ
る）。このように、アンチ・ワインド・アップを行い、
操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みによる騒
音・振動の発生を抑制する。なお、実動作において、電
圧振幅Ｖの代わりに飽和度ｖ２を利用し、速度ωの代わ
りに速度指令値ω＊を小さくする。

【０１０２】このように、実施の形態３のモータ制御装
置は、飽和度ｖ２と基準値ｖ０とに基づき電圧飽和を検
知し、電圧が飽和したとき速度指令値ω＊を小さくする
ことにより、実施の形態１と同様の効果を有する。な
お、実施の形態３において、実施の形態２で用いた飽和
度ｖ２を利用してもよい。

【０１０３】以上、実施の形態１〜３について詳細な説
明を行ったが、実施の形態１及び実施の形態３におい
て、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ＊に
ディジタル一次ＬＰＦを作用させたが、本発明はこの形
態に限定されない。例えば、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｑ
軸電圧指令値ｖｑ＊との二乗和（ｖｄ＊＾２＋ｖｑ＊＾
２）にＬＰＦを作用させてもよい。また、リミット後の
電圧指令値（ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値
ｖｑ＊）でなく、リミット前の値にＬＰＦを作用させ使
用しても本発明に含まれる。本発明の要諦は、電圧指令
値にＬＰＦを作用させ電圧飽和を判断することにより、
アンチ・ワインド・アップを安定化させることであり、
ＬＰＦを作用させる場所により限定されない。

【０１０４】また、実施の形態１及び実施の形態３にお
いて、ディジタル一次ＬＰＦを作用させたが、高次のＬ
ＰＦなどの他の種類のＬＰＦを作用させてもよい。ま
た、バンド・パス・フィルタを利用し、高周波成分を除
去してもよい。さらに、ノッチ・フィルタを用いて、振
動する成分のみを除去しても本発明に含まれる。例え
ば、４極６スロット（磁極数が４であり、ティースの数
が６）のモータであれば、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ
軸電圧指令値ｖｑ＊は、電気角６０°の周期で振動する
ため、この成分を除去するディジタル・ノッチ・フィル
タを利用することにより、大きな効果がある。

【０１０５】また、実施の形態１及び実施の形態２にお
いて、電流指令最大値Ｉ＊ｍａｘを小さくすることによ
り、電流を小さくしたが、電流指令値を変更してもよ
い。さらに、実施の形態３において、速度指令値ω＊を
速度指令値減算量Δωだけ小さくしたが、速度指令値ω
＊にリミットを設け、そのリミットの範囲を変更するこ
とにより、速度を小さくしてもよい。本発明の要諦は、
飽和度と基準値とから電圧の飽和を検知し、電流、ある
いは速度を小さくすることであり、その方法は実施例に
記述した方法に限定されない。

【０１０６】また、実施の形態１及び実施の形態２にお
いて、電流指令最大値Ｉ＊ｍａｘを比例積分制御により
求めた。一方、実施の形態３において、速度指令値減算
量Δωを比例積分制御により求めた。これらの別の形態
を使用しても本発明に含まれる。例えば、フィード・フ
ォワード制御や微分制御を付加してもい。

【０１０７】また、実施の形態１から実施の形態３にお
いて、速度制御は比例積分制御を用いたが、他の形態に
より制御してもよい。例えば、フィード・フォワード制
御や微分制御を付加してもよい。

【０１０８】また、実施の形態１から実施の形態３にお
いて、電流制御は比例積分制御を用いたが、他の形態に
より制御してもよい。例えば、非干渉制御を付加し、下
記式（５２）（５３）のように、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊
及びｑ軸電圧指令値ｖｑ＊を作成してもよい。このと
き、実施の形態２において、下記式（５４）のように、
非干渉制御で付加された項（非干渉項）を考慮し、飽和
度ｖ２を作成する。なお、非干渉項に電流指令を使用し
たが、実電流を使用してもよい。また、非干渉項にのみ
にＬＰＦを作用させてもよい。

【０１０９】 ｖｄ＊ ＝ ｖｄ＊ｐ＋ｖｄ＊ｉ ＋Ｒ・ｉｄ＊＋ω・Ｌｑ・ｉｑ＊ …（５２） ｖｑ＊ ＝ ｖｑ＊ｐ＋ｖｑ＊ｉ ＋Ｒ・ｉｑ＊＋ω・Ｌｄ・ｉｄ＊＋ω・ψ …（５３） ｖ２ ＝ （ｖｄ＊ｉ ＋Ｒ・ｉｄ＊＋ω・Ｌｑ・ｉｑ＊）＾２ ＋（ｖｑ＊ｉ ＋Ｒ・ｉｑ＊＋ω・Ｌｄ・ｉｄ＊＋ω・ψ）＾２ …（５４） また、実施の形態１から実施の形態３において、速度制
御に関する動作と電流制御に関する動作とを同一周期で
同期させたが、分離してもよい。特に、速度制御に関す
る動作の周期を長くすることにより、全体の演算時間を
減少させることができる。

【０１１０】また、実施の形態１から実施の形態３にお
いて、光エンコーダ１３を用いて角度を検出したが、他
の位置センサを用いてもよい。例えば、磁気エンコーダ
やレゾルバを用いてもよい。また、ホールＩＣなどを用
いてＣＳ信号（転流信号）を作成し、ＣＳ信号から角度
を外挿してもよい。また、位置センサを用いずに角度を
推定してもよい。

【０１１１】また、本発明は実施の形態１から実施の形
態３の構成に限定されない。例えば、マイコン２２、２
２２、３２２は複数のマイコンから構成してもよい。ま
た、駆動部２３をも含めたＩＣとしてもよい。

【０１１２】また、実施の形態１から実施の形態３にお
いて、ファン制御するときを説明したがこれに限定され
ない。回転数により必要となる出力トルクが変化しない
負荷であっても、回転数に伴い電圧が大きくなるため、
実施の形態３を適応できる。

【０１１３】また、実施の形態１から実施の形態３にお
いて、ＩＰＭＳＭに限定されない。例えば、ＳＰＭＳ
Ｍ、ＩＭ、ＳｙｎＲＭを制御してもよい。これらのモー
タは、ＩＰＭＳＭと比較し、一般に誘起電圧（マグネッ
トによる誘起電圧、電機子反作用を含む）がきれいだ
が、誘起電圧が歪んでいるものもあり、本発明を用いる
ことにより上述の効果が得られる。

【０１１４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、飽和度
と基準値とに基づき電圧飽和を検知し、電圧が飽和した
とき電流指令値を小さく制限することにより、操作量飽
和による応答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動
が発生を抑制するモータ制御装置を実現できる。

【０１１５】また、本発明によれば、飽和度と基準値と
に基づき電圧飽和を検知し、電圧が飽和したとき速度指
令値を小さくすることにより、操作量飽和による応答性
の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動が発生を抑制す
るモータ制御装置を実現できる。

【０１１６】また、本発明によれば、ＬＰＦを作用した
電圧指令値から飽和度を作成することにより、誘起電圧
の歪みが大きいモータにおいても、安定にアンチ・ワイ
ンド・アップを行い、操作量飽和による応答性の悪化、
電流波形歪みによる騒音・振動が発生を抑制するモータ
制御装置を実現できる。

【０１１７】また、本発明によれば、電圧指令値の積分
成分から飽和度を作成することにより、誘起電圧の歪み
が大きいモータにおいても、安定にアンチ・ワインド・
アップを行い、操作量飽和による応答性の悪化、電流波
形歪みによる騒音・振動が発生を抑制するモータ制御装
置を実現できる。

【０１１８】また、本発明によれば、基準値を駆動部が
印加できる最大電圧値より大きくすることにより、モー
タの出力を大きくするモータ制御装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１におけるモータ制御装置の構成を
示すブロック図

【図２】実施の形態１における駆動部の構成を示す回路
図

【図３】実施の形態１における座標系の説明図

【図４】実施の形態１における速度に対する出力トル
ク、ｄ軸電流値、ｑ軸電流値、電流振幅、ｄ軸電圧値、
ｑ軸電圧値及び電圧振幅の変化を示す関係図

【図５】実施の形態１におけるｄ軸電圧指令値、ｑ軸電
圧指令値、電圧指令値の二乗和、ＬＰＦ後ｄ軸電圧指令
値、ＬＰＦ後ｑ軸電圧指令値及び飽和度の波形図

【図６】実施の形態１における電流指令値作成部の動作
を示すブロック図

【図７】実施の形態１におけるｄ軸電圧指令値作成部の
動作を示すブロック図

【図８】実施の形態１におけるｑ軸電圧指令値作成部の
動作を示すブロック図

【図９】実施の形態１における電流指令最大値作成部の
動作を示すブロック図

【図１０】実施の形態２におけるモータ制御装置の構成
を示すブロック図

【図１１】実施の形態２におけるｄ軸電圧指令値、ｑ軸
電圧指令値、電圧指令値の二乗和、ｄ軸電圧指令値積分
成分、ｑ軸電圧指令値積分成分及び飽和度の波形図

【図１２】実施の形態３におけるモータ制御装置の構成
を示すブロック図

【図１３】実施の形態３における速度指令値減算量作成
部の動作を示すブロック図

【図１４】従来例におけるモータ制御装置の構成を示す
ブロック図

【符号の説明】

１０ ＩＰＭＳＭ １１ ステータ巻線 ２０，２２０，３２０ モータ制御装置 ２１ｕ，２１ｖ 電流センサ ２２，２２２，３２２ マイコン ２３ 駆動部 ３４，３３４ 速度減算部 ３５，３３５ 電流指令値作成部 ５２ ｄ軸減算部 ６２ ｑ軸減算部 ５３，２５３ ｄ軸電圧指令値作成部 ６３，２６３ ｑ軸電圧指令値作成部 ７１，２７３ ｄ軸ＬＰＦ部 ７２ ｑ軸ＬＰＦ部 ７３ 飽和度作成部 ７４ 基準値作成部 ７５ 電流指令最大値作成部 ３７６ 速度減算量作成部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１２月１９日（２００１．１２．
１９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】電圧が飽和したときも良好な制御を実現す
るモータ制御装置として、特開平１１−３０８９００号
公報で開示されたもの（以後、従来例と記す）が知られ
ている。以下、この従来例のモータ制御装置について説
明する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】このように、従来例のモータ制御装置は、
ｑ軸電流指令値ｉｑ＊、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸
電圧指令値ｖｑ＊に関するアンチ・ワインド・アップを
行い、操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みに
よる騒音・振動の発生を抑制した。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来例のモータ制御装
置は、それぞれ比例積分制御１５３及び比例積分制御１
６３で得たｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値ｖ
ｑ＊を直接に飽和検知に使用する。そのため、誘起電圧
の歪みが大きい埋込磁石型同期モータ（InteriorPerman
ent Magnet Synchronous Motor：ＩＰＭＳＭ）に適応す
ると、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ＊
が振動するため、電流指令値を減少させる量Δｅｉｄ及
びΔｅｉｑが振動し、動作が不安定になった。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のモータ制御装置は、ステータ巻線に流す
電流の振幅指令値を示す変更前電流指令値振幅を作成す
る電流指令値振幅作成手段と、前記変更前電流指令値振
幅を変更し電流指令値振幅を作成する電流指令値振幅変
更手段と、 前記電流指令値振幅に基づき前記ステータ
巻線に流す電流の指令値を示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
示す相電流値を検知する電流検知手段と、前記電流指令
値と前記相電流値とに基づき前記ステータ巻線に印加す
る電圧の指令値を示す制限前電圧指令値を作成する電圧
指令値作成手段と、前記制限前電圧指令値を制限し電圧
指令値を作成する電圧指令値制限手段と、前記電圧指令
値に基づき前記ステータ巻線に電力を印加する駆動手段
とを具備するモータ制御装置において、前記制限前電圧
指令値あるいは前記電圧指令値に基づきどれだけ前記電
圧指令値が飽和しているかを示す飽和度を作成する飽和
度作成手段と、前記飽和度の基準を示す基準値を作成す
る基準値作成手段とを含んで構成され、前記電流指令値
振幅変更手段は、前記飽和度と前記基準値とに基づき前
記変更前電流指令値振幅を変更し前記変更前電流指令値
振幅を作成するものである。この構成により、操作飽和
量による応答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動
の発生を抑制するモータ制御装置を実現する。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】また、本発明のモータ制御装置は、ロータ
の速度の指令値を示す変更前速度指令値を作成する速度
指令値作成手段と、前記変更前速度指令値を変更し速度
指令値を作成する速度指令値変更手段と、前記ロータの
速度を検知する速度検知手段と、前記速度指令値と前記
速度とに基づきステータ巻線に流す電流の指令値を示す
制限前電流指令値を作成する電流指令値作成手段と、前
記制限前電流指令値を制限し電流指令値を作成する電流
指令値制限手段と、前記ステータ巻線に流れる電流を示
す相電流値を検知する電流検知手段と、前記電流指令値
と前記相電流値とに基づき前記ステータ巻線に印加する
電圧の指令値を示す制限前電圧指令値を作成する電圧指
令値作成手段と、前記制限前電圧指令値を制限し電圧指
令値を作成する電圧指令値制限手段と、前記電圧指令値
に基づき前記ステータ巻線に電力を印加する駆動手段と
を具備するモータ制御装置において、前記制限前電圧指
令値あるいは前記電圧指令値に基づきどれだけ前記電圧
指令値が飽和しているかを示す飽和度を作成する飽和度
作成手段と、前記飽和度の基準を示す基準値を作成する
基準値作成手段とを含んで構成され、前記速度指令値変
更手段は、前記飽和度と前記基準値とに基づき前記変更
前速度指令値を変更し速度指令値を作成するものであ
る。この構成により、操作量飽和による応答性の悪化、
電流波形歪みによる騒音・振動の発生を抑制するモータ
制御装置を実現する。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】また、本発明のモータ制御装置は、さら
に、前記飽和度作成手段は、前記制限前電圧指令値、あ
るいは前記電圧指令値にフィルタを作用させたものに基
づき前記飽和度を作成するものである。この構成によ
り、誘起電圧の歪みが大きいモータにおいても、安定に
アンチ・ワインド・アップを行い、操作量飽和による応
答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動の発生を抑
制するモータ制御装置を実現する。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】また、実施の形態１のモータ制御装置は、
電圧指令値に作用させるリミットとは別に基準値を設
け、飽和度を基準値と比較し、アンチ・ワインド・アッ
プを行う。こうすることにより、電圧指令値にローパス
・フィルタを作用させるときにおいても、出力を小さく
することなく、アンチ・ワインド・アップを行い、操作
量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・
振動の発生を抑制する。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】［実施の形態１のモータ制御装置の動作の
原理］次に、実施の形態１のモータ制御装置の動作を説
明する。実施の形態１のモータ制御装置は、ＬＰＦを作
用した電圧指令値から飽和度を作成し、アンチ・ワイン
ド・アップを行う。ここで、ＬＰＦを使用することによ
り、誘起電圧の歪みが大きいモータにおいても、安定に
アンチ・ワインド・アップを行う。また、実施の形態１
のモータ制御装置は、電圧指令値に作用させるリミット
とは別に基準値を設けることにより、電圧指令値にロー
パス・フィルタを作用させるときにおいても、出力を小
さくすることなく、アンチ・ワインド・アップを行い、
操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みによる騒
音・振動の発生を抑制する。また、実施の形態１のモー
タ制御装置は、基準値を駆動手段が印加できる最大電圧
値より大きくすることにより、印加する電圧の実効値を
大きくし、モータの出力を大きくする。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】図４は、実施の形態１における速度ωに対
する出力トルク、ｄ軸電流値ｉｄ、ｑ軸電流値ｉｑ、電
流振幅Ｉ、ｄ軸電圧値ｖｄ、ｑ軸電圧値ｖｑ及び電圧振
幅Ｖの変化を示す関係図である。ファンなど制御すると
き、図４及び下記式（１）のように、速度ωの増加に伴
い、必要となる出力トルクＴが大きくなる。ここで、ω
＾２は速度ωの二乗値、ＫｔｗはトルクＴとω＾２との
比を示す。下記式（２）のように、出力トルクＴを大き
くするために、ｄ軸電流値ｉｄ及びｑ軸電流値ｉｑを大
きくする。ここで、Ｐは極対数、ψはｄｑ軸巻線鎖交磁
束実効値ψ、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、Ｌｄはｄ軸イ
ンダクタンスを示す。式（２）において、第一項はマグ
ネット・トルクを示し、第二項はリラクタンス・トルク
を示す。ここで、正のリラクタンス・トルクを発生させ
るためには、ｄ軸電流値ｉｄを負にする。従って、ｄ軸
電流値ｉｄが大きくなるという表現は、ｄ軸電流値ｉｄ
の絶対値が大きくなることを示す。速度制御は、ｄ軸電
流指令値ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊とを大きくす
ることにより、ｄ軸電流値ｉｄ及びｑ軸電流値ｉｑを大
きくし、出力トルクＴを大きくする。そして、ｄ軸電流
値ｉｄ及びｑ軸電流値ｉｑの増加に伴い、下記式（３）
で表される電流振幅Ｉが大きくなる。ここで、√は（）
内の正の平方根を示す。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８４】（実施の形態２）次に、実施の形態２のモ
ータ制御装置を説明する。実施の形態１のモータ制御装
置は、ＬＰＦを作用した電圧指令値（ＬＰＦ後ｄ軸電圧
指令値ｖｄ＊ｌ及びＬＰＦ後ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊ｌ）
に基づき飽和度ｖ２を作成した。実施の形態２のモータ
制御装置は、電圧指令の積分成分（ｄ軸電圧指令値積分
成分ｖｄ＊ｉ及びｑ軸電圧指令値積分成分ｖｑ＊ｉ）に
基づき飽和度ｖ２を作成する。こうすることにより、誘
起電圧の歪みが大きいモータにおいても、飽和度ｖ２の
振動を抑制し、安定にアンチ・ワインド・アップを行
い、操作量飽和による応答性の悪化、電流波形歪みによ
る騒音・振動の発生を抑制する。また、ＬＰＦの演算を
省くことにより、演算時間を短縮する。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９１】このように、電圧指令値の積分成分（ｄ軸
電圧指令値積分成分ｖｄ＊ｉ及びｑ軸電圧指令値積分成
分ｖｑ＊ｉ）から作成した飽和度ｖ２を使用することに
より、誘起電圧の歪みが大きいモータにおいても、安定
にアンチ・ワインド・アップを行い、操作量飽和による
応答性の悪化、電流波形歪みによる騒音・振動の発生を
抑制するモータ制御装置を実現する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田澤 徹 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 大山 一朗 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 丸山 幸紀 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 BB04 BB07 BB12 DA07 DB07 DC12 EB01 EC01 GG04 RR01 SS01 TT08 TT15 UA01 XA02 XA12 5H575 BB04 DD03 DD06 EE07 FF05 GG04 HA08 HB01 KK05 LL22 5H576 AA08 BB04 BB09 CC02 DD02 DD04 DD07 DD09 EE01 EE09 EE11 GG01 GG04 HA04 HB01 JJ03 JJ04 JJ08 JJ12 JJ16 JJ17 JJ18 JJ22 JJ23 JJ24 JJ26 JJ28 LL05 LL08 LL09 LL10 LL22 LL41 LL58

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータ巻線に流す電流の指令値を示す
   変更前電流指令値を作成する電流指令値作成手段と、 前記変更前電流指令値を変更し電流指令値を作成する電
   流指令値変更手段と、 前記ステータ巻線に流れる電流を示す相電流値を検知す
   る電流検知手段と、 前記電流指令値と前記相電流値とに基づき前記ステータ
   巻線に印加する電圧の指令値を示す制限前電圧指令値を
   作成する電圧指令値作成手段と、 前記制限前電圧指令値を制限し電圧指令値を作成する電
   圧指令値制限手段と、 前記電圧指令値に基づき前記ステータ巻線に電力を印加
   する駆動手段と、を具備するモータ制御装置において、 前記制限前電圧指令値あるいは前記電圧指令値に基づき
   どれだけ前記電圧指令値が飽和しているかを示す飽和度
   を作成する飽和度作成手段と、 前記飽和度の基準を示す基準値を作成する基準値作成手
   段と、を含んで構成され、 前記電流指令値変更手段は、前記飽和度と前記基準値と
   に基づき前記変更前電流指令値を変更し前記電流指令値
   を作成することを特徴とするモータ制御装置。
2. 【請求項２】 前記電流指令値変更手段は、前記飽和度
   と前記基準値に基づき比例積分制御を用いて前記変更前
   電流指令値を変更し前記電流指令値を作成することを特
   徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 【請求項３】 ロータの速度の指令値を示す変更前速度
   指令値を作成する速度指令値作成手段と、 前記変更前速度指令値を変更し速度指令値を作成する速
   度指令値変更手段と、 前記ロータの速度を検知する速度検知手段と、 前記速度指令値と前記速度とに基づきステータ巻線に流
   す電流の指令値を示す制限前電流指令値を作成する電流
   指令値作成手段と、 前記制限前電流指令値を制限し電流指令値を作成する電
   流指令値制限手段と、 前記ステータ巻線に流れる電流を示す相電流値を検知す
   る電流検知手段と、 前記電流指令値と前記相電流値とに基づき前記ステータ
   巻線に印加する電圧の指令値を示す制限前電圧指令値を
   作成する電圧指令値作成手段と、 前記制限前電圧指令値を制限し電圧指令値を作成する電
   圧指令値制限手段と、 前記電圧指令値に基づき前記ステータ巻線に電力を印加
   する駆動手段と、を具備するモータ制御装置において、 前記制限前電圧指令値あるいは前記電圧指令値に基づき
   どれだけ前記電圧指令値が飽和しているかを示す飽和度
   を作成する飽和度作成手段と、 前記飽和度の基準を示す基準値を作成する基準値作成手
   段と、を含んで構成され、 前記速度指令値変更手段は、前記飽和度と前記基準値と
   に基づき前記変更前速度指令値を変更し速度指令値を作
   成することを特徴とするモータ制御装置。
4. 【請求項４】 前記速度指令値変更手段は、前記飽和度
   と前記基準値に基づき比例積分制御を用いて前記変更前
   速度指令値を変更し前記速度指令値を作成することを特
   徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 【請求項５】 前記飽和度作成手段は、前記制限前電圧
   指令値、あるいは前記電圧指令値にフィルタを作用させ
   たものに基づき前記飽和度を作成することを特徴とする
   請求項１または請求項３に記載のモータ制御装置。
6. 【請求項６】 前記電圧指令値作成手段は、比例動作に
   より電圧指令値比例成分を作成し、積分動作により電圧
   指令値積分成分を作成し、前記電圧指令値比例成分と前
   記電圧指令値積分成分とに基づき前記制限前電圧指令値
   を作成し、 前記飽和度作成手段は、前記電圧指令値積分成分に基づ
   き前記飽和度を作成することを特徴とする請求項１また
   は請求項３に記載のモータ制御装置。
7. 【請求項７】 前記基準値作成手段は、前記基準値を前
   記駆動手段が印加できる最大電圧値より大きくすること
   を特徴とする請求項１または請求項３に記載のモータ制
   御装置。