JP2002238278A - 電動機制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機の角度検出誤差を精度良く検出し、容
易に自動補正することが可能な電動機制御装置を得る。 【解決手段】 インバータ２により駆動される電動機３
の回転角と回転速度とを検出する角度検出手段１０と速
度検出手段１１と、電動機３の電流を磁束ベクトルと同
期して回転する回転直交座標上に置換する電流演算手段
１２と、トルク指令値と回転速度から回転直交座標上の
電流指令値を演算する電流指令値演算手段１３と、電流
指令値から回転直交座標上の電圧指令値を演算する電圧
指令値演算手段１４と、電圧指令値を三相電圧指令値に
置換する三相電圧指令演算手段１７と、三相電圧指令値
をＰＷＭ信号に置換するＰＷＭ信号生成手段１８と、電
圧指令値と回転速度とから磁束ベクトルと回転直交座標
との位相差を検出し、電動機３の回転角の検出誤差を補
正する角度誤差算出・補正手段１５とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動機の回転子
に取り付けられた角度検出器が検出する回転角度の検出
誤差を自動補正する機能を有する電動機制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】電動機、特に回転子が永久磁石により構
成された三相同期電動機において、ベクトル制御方式に
より高精度に電動機制御を行う場合、制御情報として回
転子の回転角度を用いて演算を行い制御するのが一般的
であり、そのために、電動機の回転子には角度検出器、
または、特定角度検出機能を備えた回転速度検出器が取
り付けられる。これらの検出器は、回転子軸、または、
回転子と同期回転する軸上に取り付けられた可動部分
と、固定子側に取り付けられて可動部分の回転位置を検
出する固定部分とから構成され、回転部分は電動機の回
転子にキーなどによりそれぞれの基準となる相対位置が
機械的に位置決めされて固定されるのが一般的であり、
通常はエンコーダやレゾルバなどの検出器が用いられて
いる。

【０００３】しかし、検出器の取り付けにあたっては機
械的な角度誤差が存在し、電動機の極対数をＰｍとする
と、回転子の一回転は電気角ではＰｍ回転に相当するた
め、極数の大きい多極電動機の場合においては上記の機
械的な角度誤差が電気的にはＰｍ倍の誤差に拡大される
ことになり、機械的な位置決め精度の向上を図っても量
産時の精度向上には限界があるため、電気的な角度誤差
を必要とする値にまで縮小することは困難であった。一
方、電動機の制御を精度良く行うためにはこの電気的な
角度誤差を縮小することが絶対条件であり、角度検出器
には微調整機構が設けられ、電動機に組み付けた後に微
調整を行って機械的な角度誤差を修正するのが通常の手
法であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この角度検出の精度
は、要求される電動機の制御精度に応じて高める必要が
あるため、制御精度の高い電動機においては生産工程で
微調整機構を用いて高精度に調整を行うことになり、こ
の調整には多大な時間を必要として生産性を阻害するこ
とになる。また、高精度化するほど微調整機構の構成も
複雑化するため角度検出器自体の部品点数が増加し、角
度検出器の生産に対する加工時間の増大を伴うものであ
り、さらに、機械的な微調整機構は経年変化による角度
誤差の変化の増大が避けられず、電動機の制御精度の経
年劣化にもつながるものであった。

【０００５】また、このような機械的な誤差修正による
課題に対処する技術としては、例えば、特開平９−４７
０６６号公報が開示されている。この公報に開示された
技術は、永久磁石型同期電動機をインバータにより駆動
するものにおいて、インバータと電動機との間に開閉手
段を設け、電源投入後にこの開閉手段を解放して電動機
の誘起電圧波形を検出し、この誘起電圧波形と電動機の
回転角を計測する磁極位置センサの出力信号とを比較
し、両者の位相差から磁極位置センサの取り付け誤差を
求め、磁極位置センサの検出値を補正するようにしたも
のであるが、その誤差検出の精度には限界を有するもの
である。

【０００６】この発明はこのような課題を解決するため
になされたもので、角度検出器の取り付け精度を機械的
に微調整することなく、制御装置内で角度情報による演
算を行い、機械的な角度誤差を電気的に精度良く、ま
た、容易に自動補正することが可能な電動機制御装置を
得ることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる電動機
制御装置は、インバータにより駆動される電動機の回転
角を検出する角度検出手段と、電動機の回転速度を検出
する速度検出手段と、電動機の電流を電動機の界磁磁束
のベクトルと同期して回転する回転直交座標上の実電流
値に置換する電流演算手段と、電動機に外部から与えら
れるトルク指令値と電動機の回転速度とから回転直交座
標上の電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、実
電流値と電流指令値とから回転直交座標上の電圧指令値
を演算する電圧指令値演算手段と、電圧指令値を電動機
に印加すべき三相電圧指令値に置換する三相電圧指令値
演算手段と、三相電圧指令値をインバータに与えるＰＷ
Ｍ信号に置換するＰＷＭ信号生成手段と、電圧指令値と
三相電圧指令値とＰＷＭ信号のうちのいずれか一つ、ま
たは、いずれか複数と、電動機の回転速度とから界磁磁
束ベクトルの回転直交座標に対する位相差を算出すると
共に、この位相差により角度検出手段が検出する回転角
の検出誤差を補正する角度誤差算出・補正手段とを備え
るようにしたものである。

【０００８】また、角度誤差算出・補正手段が、電動機
の所定回転速度において、界磁磁束のベクトル方向に対
する各位相補正角毎に回転直交座標上の電圧指令値と三
相電圧指令値とＰＷＭ信号のうちのいずれか一つ、また
は、いずれか複数を回転角と共にデータ対として記憶
し、この記憶したデータ対から界磁磁束ベクトルの回転
直交座標に対する位相差を算出するようにしたものであ
る。

【０００９】さらに、インバータにより駆動される電動
機の回転角を検出する角度検出手段と、電動機の回転速
度を検出する速度検出手段と、電動機の電流を電動機の
界磁磁束のベクトルと同期して回転する回転直交座標上
の実電流値に置換する電流演算手段と、電動機に外部か
ら与えられるトルク指令値と電動機の回転速度とから回
転直交座標上の電流指令値を演算する電流指令値演算手
段と、実電流値と電流指令値とから回転直交座標上の電
圧指令値を演算する電圧指令値演算手段と、電圧指令値
を電動機に印加すべき三相電圧指令値に置換する三相電
圧指令値演算手段と、三相電圧指令値をインバータに与
えるＰＷＭ信号に置換するＰＷＭ信号生成手段と、イン
バータの入力電圧および入力電流と、電動機の回転速度
とから界磁磁束ベクトルの回転直交座標に対する位相差
を算出すると共に、この位相差により角度検出手段が検
出する回転角の検出誤差を補正する角度誤差算出・補正
手段とを備えるようにしたものである。

【００１０】さらにまた、角度誤差算出・補正手段が、
電動機の所定回転速度において、界磁磁束のベクトル方
向に対する各位相補正角毎にインバータの入力電圧と入
力電流とを回転角と共にデータ対として記憶し、この記
憶したデータ対から界磁磁束ベクトルの回転直交座標に
対する位相差を算出するようにしたものである。

【００１１】また、電動機の所定回転速度は、回転速度
の絶対量が等しく回転方向が異なる少なくとも一組の回
転速度であって、同一回転角で回転方向が異なる場合の
対を構成する各データ差から界磁磁束ベクトルの回転直
交座標に対する位相差を算出するようにしたものであ
る。さらに、電動機の固定子温度の検出手段、電動機の
回転子温度の検出手段、インバータ温度の検出手段のう
ちのいずれか一つ、または、複数の検出手段を備えてお
り、固定子温度、回転子温度、インバータ温度のいずれ
か一つ、または、複数の温度により界磁磁束ベクトルの
回転直交座標に対する位相差が補正されて算出されるよ
うにしたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１ないし図４
は、この発明の実施の形態１による電動機制御装置の構
成と動作とを説明するためのもので、図１は構成を説明
するブロック図、図２は角度誤差演算・補正手段のデー
タ蓄積部（フェーズ１）の詳細構成を説明するブロック
図、図３は角度誤差演算・補正手段の角度誤差演算部
（フェーズ２）の詳細構成を説明するブロック図、図４
は角度誤差算出の説明図である。また、図５ないし図８
は、永久磁石を界磁とする同期電動機における角度検出
誤差の算出原理を説明する説明図である。

【００１３】この発明の実施の形態１による電動機制御
装置を説明する前に、永久磁石式三相同期電動機の角度
検出誤差算出の動作原理を図５ないし図８に基づき説明
すると次の通りである。まず、電気的回転角速度ωｍに
て電動機の界磁磁束のベクトルと同期して回転する回転
直交座標軸上における同期電動機の電圧・電流方程式
は、回転直交座標軸をｄ−ｑ軸とすると公知のように、 Ｖｄ＝Ｒ・ｉｄ−ωｍ・Ｌｑ・ｉｑ ・・・（１） Ｖｑ＝Ｒ・ｉｑ＋ωｍ（Ｌｄ・ｉｄ＋Φａ） ・・・（２） として示される。ここに、ＶｄとＶｑとは電動機端子電
圧のｄ軸成分およびｑ軸成分、ｉｄとｉｑとは電動機の
電機子に流れる電流のｄ軸成分およびｑ軸成分、Ｒは電
機子抵抗、ＬｄとＬｑとはインダクタンスのｄ軸成分お
よびｑ軸成分、Φａは磁石による界磁磁束である。ま
た、電気的回転角速度ωｍは電動機の磁極対数をＰｍと
すると機械的回転角速度ωｒに対してωｍ＝Ｐｍ・ωｒ
の関係を有するものである。

【００１４】上記の（１）式と（２）式とは、界磁磁石
による磁束のベクトルと回転直交座標軸のｄ軸とが一致
している場合を示すもので、角度誤差がない場合に相当
するものである。いま、ｄ軸の電流がマイナス方向にｉ
₀ 、ｑ軸の電流が０、電気的角速度がω₀ で正方向に回
転している場合、電動機の電圧・電流方程式は次式のよ
うになる。 Ｖｄ＝Ｒ・ｉ₀ ・・・（３） Ｖｑ＝ω₀ （Ｌｄ・ｉ₀ ＋Φａ） ・・・（４） また、電動機の線間電圧実効値Ｖｕｖの二乗値は Ｖｕｖ² ＝Ｖｄ² ＋Ｖｑ² ・・・（５） の関係にて示されることから Ｖｕｖ² ＝（Ｒ・ｉ₀ ）² ＋ω₀ ² （Ｌｄ・ｉ₀ ＋Φａ）² ・・・（６） として表すことができる。

【００１５】図５はこのときの回転座標のｄ−ｑ軸に対
する電圧と電流のベクトルを示すものであり、図に示し
た電圧ベクトルＶは（５）式と（６）式のＶｕｖに相当
し、Ｖｄ＝Ｒ・ｉ₀ とＶｑ＝ω₀ （Ｌｄ・ｉ₀ ＋Φａ）
とのベクトル和である。なお図５と図６とでは後述する
図７と図８との関連上から、ｄ軸電流はｉ₀ ＝ｉｄ₀と
して示している。また、電圧ベクトルＶと電流ベクトル
ｉ₀ とのなす角度ρ₀＋は力率角を示すものである。従
って、運転状態における有効電力Ｐｅと無効電力Ｐｉと
皮相電力Ｐとは、 Ｐｅ＝Ｖ・ｉ₀ ｃｏｓρ₀ ＋ ・・・（７） Ｐｉ＝Ｖ・ｉ₀ ｓｉｎρ₀ ＋ ・・・（８） Ｐ＝Ｖ・ｉ₀ ・・・（９） として示されることになる。

【００１６】つぎに、ｄ軸の電流がマイナス方向にｉ₀
、ｑ軸の電流が０、電気的角速度が−ω₀ で上記とは
逆転方向に回転している場合、電動機の電圧・電流方程
式は次式にて示される。 Ｖｄ＝Ｒ・ｉ₀ ・・・（１０） Ｖｑ＝−ω₀ （Ｌｄ・ｉ₀ ＋Φａ） ・・・（１１） 従って、電動機の線間電圧実効値Ｖｕｖの二乗値は

【数１】 として表されることになる。図６はこのときの回転座標
のｄ−ｑ軸に対する電圧と電流のベクトルを表すもので
あり、上記の図５と較べると電圧ベクトルＶの大きさは
等しいが、方向はｄ軸に対して対称位置となり、従っ
て、力率角ρ₀ −はすなわち−ρ₀ ＋となるものであ
る。

【００１７】また、運転状態における有効電力Ｐｅと無
効電力Ｐｉと皮相電力Ｐとは Ｐｅ＝Ｖ・ｉ₀ ｃｏｓρ₀ − ＝Ｖ・ｉ₀ ｃｏｓ（−ρ₀ ＋）＝Ｖ・ｉ₀ ｃｏｓρ₀ ＋ ・・・（１３） Ｐｉ＝Ｖ・ｉ₀ ｓｉｎρ₀ − ＝Ｖ・ｉ₀ ｓｉｎ（−ρ₀ ＋）＝−Ｖ・ｉ₀ ｓｉｎρ₀ ＋ ・・・（１４） Ｐ＝Ｖ・ｉ₀ ・・・（１５） として示されることになる。

【００１８】以上のように角度誤差がなく、界磁磁石に
よる磁束ベクトルと回転直交座標軸とが一致して電動機
の制御がなされているとき、ｄ軸のみに所定電流を流し
て正方向の所定回転速度にて運転した場合と、逆方向に
同一回転速度にて運転した場合とでは、電圧ベクトルＶ
の方向がｄ軸に対して対称位置となり、力率は絶対値が
等しくて符号が逆になる。言い換えれば、回転直交座標
上での電圧指令値、三相座標上での電圧指令値の実効値
および有効電力量は回転方向に関わらず等しい値を示す
ことになる。

【００１９】界磁磁石による磁束のベクトルと回転直交
座標軸のｄ軸とが一致せず、両者間に角度差（すなわち
角度検出器の検出誤差である）ψが存在する場合を考え
ると次のようになる。なお、この角度検出誤差は界磁磁
束ベクトルとｄ軸とが一致して回転する電動機の回転直
交座標（ｄ−ｑ）軸に対し、角度検出器の誤差により制
御演算装置が演算に使用する回転直交座標の（ｄ′−
ｑ′）軸が位相誤差ψ分遅れて（あるいは進んで）回転
している状態を言うものであり、以降これを角度検出誤
差ないしは位相差と称す。

【００２０】このように位相差ψがあり、制御演算装置
がｄ′軸の電流としてマイナス方向にｉ₀ 、ｑ′軸の電
流として０の電流を通電した場合、電気的角速度がω₀
で正方向に回転している電動機の電圧・電流方程式は次
式のように表される。 Ｖｄ＝Ｒ・ｉｄ₀ −ω₀ Ｌｑ・ｉｑ₀ ・・・（１６） Ｖｑ＝Ｒ・ｉｑ₀ ＋ω₀ （Ｌｄ・ｉｄ₀ ＋Φａ） ・・・（１７） ここに、ｉｄ₀ およびｉｑ₀ は（ｄ′−ｑ′）座標上の
電流ｉ₀ を（ｄ−ｑ）座標上のｄ軸とｑ軸とに投影した
成分であり、位相差ψを用いて次のように表されるもの
である。 ｉｄ₀ ＝ｉ₀ ｃｏｓψ ・・・（１８） ｉｑ₀ ＝ｉ₀ ｓｉｎψ ・・・（１９）

【００２１】従って、（１６）式と（１７）式とは次の
ように書き換えることができる。

【数２】

【数３】 また、電動機の線間電圧実効値Ｖｕｖの二乗値は

【数４】 となる。

【００２２】図７はこのときの回転直交座標（ｄ′−
ｑ′）軸に対する電圧と電流とのベクトルを表すもので
あり、図７の電圧ベクトルＶは図５の電圧ベクトルＶと
は大きさおよび方向共に異なったものとなり、大きさの
差は（６）式と（２２）式との差の平方根に相当する。
また方向にも差があるために、図に示すように力率角は
ρψ＋となり、図５の場合のρ₀ ＋とは異なった力率角
となる。

【００２３】また、回転直交座標（ｄ−ｑ）軸に対し、
制御演算装置が演算に用いる回転直交座標（ｄ′−
ｑ′）軸が位相差ψ分遅れて回転している場合で、ｄ′
軸の電流がマイナス方向にｉ₀ 、ｑ′軸の電流が０であ
り、電気的角速度が−ω₀ で逆方向に回転しているとき
の電動機の電圧・電流方程式は次式のようになる。

【数５】

【数６】 さらに、電動機の線間電圧実効値Ｖｕｖの二乗値は

【数７】 となる。

【００２４】このときの回転直交座標（ｄ′−ｑ′）軸
に対する電圧と電流とのベクトルを表したのが図８であ
り、図８を電動機が正回転時の図７と比較すると、電圧
ベクトルＶの大きさは異なり、その方向も上記の位相差
のない状態の図５に対する図６の場合とは異なり、ｄ′
軸に対して対称位置にはならない。従って、力率角ρψ
−は図７の力率角ρψ＋に対しては絶対量が異なるもの
となる。このように位相差ψが存在する場合には正転時
と逆転時とにおける電圧ベクトルＶと力率角とは異なっ
た値となり、従って、有効電力量も異なった値を示すこ
とになる。

【００２５】この発明の実施の形態１においては、以上
に述べた動作原理のｄ′軸に所定の電流を流しながら電
動機を正転側と逆転側に同一回転速度で駆動した場合
に、位相差に起因して現れる回転直交座標上での電圧指
令値や三相座標上での電圧指令実効値や有効電力量の不
平衡のうち、電機子抵抗Ｒとｄ軸インダクタンスＬｄと
磁石による界磁磁束Φａとを既知の値とした場合に、位
相差ψに起因して（６）式と（２２）との差成分として
現れる回転直交座標上での電圧指令値の不平衡やこれに
伴う三相座標上での電圧指令値の不平衡に基づき、位相
差すなわち角度検出誤差を検出してこの誤差を補正する
ようにしたもので、以下に図１ないし図４により構成と
動作とを説明する。

【００２６】図１において、１は後述する制御演算装
置、２は制御演算装置１が出力するＰＷＭ信号に制御さ
れて直流電源４からの直流電力を三相交流電力に変換す
る三相インバータ、３は三相インバータ２の出力により
駆動される電動機、５ａと５ｂとは電動機３のＵ相電流
とＶ相電流とを検出して制御演算装置１にフィードバッ
クする電流検出器、６は電動機３の回転角を検出して制
御演算装置１に出力する角度検出器である。

【００２７】また、制御演算装置１は、角度検出器６の
出力信号により電動機３の回転角度θを検出する角度検
出手段１０と、角度検出器６の出力信号により電動機３
の電気的回転角速度ωｍを検出する速度検出手段１１
と、電流検出器５ａと５ｂの出力ｉｕとｉｖとを受けて
電動機３の回転直交座標軸上の実電流値ｉｄとｉｑとを
演算する電流演算手段１２と、外部からのモード信号ｍ
ｏｄｅとトルク指令値τｍａとを受けて回転直交座標軸
上の電流指令値ｉｄａとｉｑａとを演算する電流指令値
演算手段１３と、この電流指令値ｉｄａとｉｑａ、およ
び、実電流値ｉｄとｉｑとを受けて電動機３に対する回
転直交座標軸上の電圧指令値ＶｄａとＶｑａとを演算す
る電圧指令値演算手段１４と、後述する角度誤差演算・
補正手段１５ａと、加算器１６と、各電圧指令値Ｖｄ
ａ、Ｖｑａを三相電圧指令値Ｖｕａ、Ｖｖａ、Ｖｗａに
置換する三相電圧指令値演算手段１７と、この三相電圧
指令値をＰＷＭ信号ｔｕ、ｔｖ、ｔｗに変換して三相イ
ンバータ２に出力するＰＷＭ信号生成手段１８とから構
成されている。

【００２８】図２は角度誤差演算・補正手段１５ａにお
ける第一段階での動作部分である角度誤差算出データ蓄
積部（フェーズ１）のブロック図である。図において、
１９は外部からのモード信号により駆動制御モードと角
度誤差算出補正モードとを切り換える角度誤差算出モー
ド切替手段、２０ａはフェーズ１の角度誤差算出用デー
タ蓄積手段であり、乗算器２１および２２と、加算器２
３と、電気的回転角速度ωｍを入力してΔθ毎の回転角
を補正角度として出力する補正角度発生手段２４と、補
正角度発生手段２４の出力により動作するサンプリング
指示発生手段２５と、このサンプリング指示発生手段２
５の指示により動作するサンプラ２６および２７と、各
サンプラ２６および２７がサンプリングした電圧値と補
正角度とをデータ対として記憶する角度誤差対電圧指令
特性マップ２８ａとから構成されている。

【００２９】また、図３は角度誤差演算・補正手段１５
ａにおける第二段階での動作部分である角度誤差算出演
算部（フェーズ２）のブロック図である。図において、
１９は図２に示した角度誤差算出モード切替手段、３０
ａはフェーズ２の角度誤差算出演算手段で、角度誤差算
出演算手段３０ａは、減算器３１と、角度誤差対電圧指
令偏差特性マップ３２ａと、データ抽出手段３３と、角
度誤差補間手段３４ａと、角度補正値記憶手段３５とか
ら構成されている。なお、２８ａは図２にて示した角度
誤差対電圧指令特性マップである。

【００３０】このように構成されたこの発明の実施の形
態１の電動機制御装置において、まず、角度検出器６の
角度検出誤差の補正値がすでに演算されている状態での
電動機３の駆動制御を説明すると次の通りである。図１
において、三相インバータ２は直流電源４から電力を受
け、これを三相交流電力に変換して電動機３に供給す
る。この電力変換は制御演算装置１から三相インバータ
２に与えられるＰＷＭ信号が三相インバータ２のスイッ
チング素子を駆動することにより行われ、ＰＷＭ信号は
公知のベクトル制御法により生成されるものである。

【００３１】図示しない外部装置から電動機３に対する
要求トルク値として電流指令値演算手段１３にトルク指
令値τｍａが入力され、角度検出器６からの信号により
速度検出手段１１から電気的回転角速度信号ωｍが電流
指令値演算手段１３に入力されると、電流指令値演算手
段１３はこれらの信号に応じた値の回転直交座標（ｄ−
ｑ）軸上の電流指令値としてｉｄａとｉｑａとを演算し
て出力する。また、角度検出器６からの信号により角度
検出手段１０が電動機３の回転角度θを算出して加算器
１６に与え、加算器１６ではこの回転角度θと角度誤差
演算・補正手段１５ａが出力する角度補正値θｃｏｍｐ
とが加算され、界磁磁束のベクトルと回転直交座標との
位相差をゼロに補正した補正後角度としてθａを出力す
る。

【００３２】電流検出器５ａと５ｂとは電動機３のＵ相
電流検出信号ｉｕとＶ相電流検出信号ｉｖとを電流演算
手段１２に与え、電流演算手段１２はこの各電流検出信
号と補正後角度θａとを入力して公知の演算方法によ
り、界磁磁束のベクトル方向と一致して回転する座標軸
（ｄ軸）とこれに直交して回転する座標軸（ｑ軸）とに
ベクトル分解したｄ軸実電流ｉｄとｑ軸実電流ｉｑとを
演算して出力する。電圧指令値演算手段１４では電流指
令値のｉｄａとｉｑａ、および、ｄ軸実電流ｉｄとｑ軸
実電流ｉｑを入力し、例えば、ｉｄａとｉｄとの偏差で
あるΔｉｄと、ｉｑａとｉｑとの偏差であるΔｉｑとを
求め、両者を比例積分（ＰＩ）することによりｄ軸電圧
指令値Ｖｄａとｑ軸電圧指令値Ｖｑａとを演算し、トル
ク指令値τｍａに見合ったトルクを得る各軸電圧指令値
として出力する。

【００３３】このときの各軸電圧指令値ＶｄａとＶｑａ
は、電動機３が定常状態であり、角度検出器６の検出誤
差がゼロになるように位相差が補正されているので、上
記した（１）式のｄ軸電圧Ｖｄおよび（２）式のｑ軸電
圧Ｖｑとは一致することになる。三相電圧指令値演算手
段１７では各軸の電圧指令値ＶｄａとＶｑａとを入力し
て電流演算手段１２によるベクトル分解とは逆の演算を
行い、Ｕ相の電圧指令値ＶｕａとＶ相の電圧指令値Ｖｖ
ａとＷ相の電圧指令値Ｖｗａとの三相電圧指令値に置換
して電動機３に与えるべき電圧として出力する。この三
相電圧指令値を入力するＰＷＭ信号生成手段１８では公
知の三角波比較正弦波形近似ＰＷＭ作成法などにより三
相各相のＰＷＭ信号ｔｕとｔｖとｔｗとを生成し、この
ＰＷＭ信号が三相インバータ２に入力されてスイッチン
グ素子を駆動し、電動機３には三相の交流電力が供給さ
れる。

【００３４】以上が界磁磁束のベクトルと回転直交座標
との位相差がすでに補正されている場合の電動機３の駆
動制御であるが、位相差の補正は次のようにして行わ
れ、この補正は電動機３および制御演算装置１の初期化
段階にて行われるものである。図示しない外部装置から
は制御演算装置１に対してモード信号ｍｏｄｅが与えら
れる。このモード信号には電動機３を通常に駆動する電
動機駆動制御モードと、角度誤差を算出・補正する角度
誤差算出・補正モードとがあり、この角度誤差算出・補
正モードには後述するように角度誤差算出用のデータを
蓄積する（フェーズ１）と、この蓄積されたデータに基
づき角度誤差を算出する（フェーズ２）とがある。上記
のように位相差がすでに補正されている場合の電動機３
の駆動制御は電動機駆動制御モードであり、角度誤差の
補正時には第一段階でフェーズ１、第二段階でフェーズ
２が選択され、この選択はフェーズ１でのデータ蓄積の
完了を検知して行われる。なお、角度誤差算出・補正モ
ードでは電動機３は所定値の電気的回転角速度ωｍ₀ 、
および、−ωｍ₀ にて定速駆動されている状態におか
れ、この状態にて位相差の算出がなされる。

【００３５】外部装置から角度誤差算出・補正のモード
信号が制御演算装置１に与えられると、図２と図３の角
度誤差算出モード切替手段１９は、角度誤差対電圧指令
特性マップ２８ａにデータが全て蓄積されるまでの間に
おいては角度誤差算出・補正モード（フェーズ１）に切
り替わり、電流指令値演算手段１３から出力される電流
指令値はｄ軸電流指令値としてｉｄａ＝ｉ₀ の固定値
が、ｑ軸電流指令値としてはｉｑａ＝０が出力され、こ
の電流指令値に基づき電圧指令値演算手段１４が電圧指
令値ＶｄａとＶｑａとを演算し、角度誤差算出用データ
蓄積手段２０に出力する。角度誤差算出用データ蓄積手
段２０に入力された電圧指令値ＶｄａとＶｑａとはそれ
ぞれ乗算器２１と２２とで二乗され、さらに、加算器２
３により加算されて（Ｖｄａ）² ＋（Ｖｑａ）² が得ら
れる。

【００３６】補正角度発生手段２４には電気的回転角速
度ωｍが入力されており、電動機３が所定値のωｍ０で
定常的に回転していると認められる場合には補正角度θ
ｃｏｍｐ（磁束のベクトル方向に対する演算に用いる回
転直交座標軸の位相差）をΔθ毎に出力し、この補正角
度θｃｏｍｐは一定時間毎にΔθ単位でｍ回増加、また
は、ｍ回減少するように設定されている。また、この補
正角度θｃｏｍｐの増加または減少の変化範囲は、角度
検出器６の取り付けなどにより発生する角度検出誤差の
発生可能範囲を包含する範囲とされ、Δθ単位の変化が
基準となる角度のプラス側とマイナス側とに及ぶように
設定されている。サンプリング指示発生手段２５は補正
角度θｃｏｍｐを入力してΔθ単位の変化に同期してサ
ンプラ２６および２７にデータをサンプリングするよう
に指示を与え、サンプラ２６はこの指示に同期して（Ｖ
ｄａ）² ＋（Ｖｑａ）² をサンプリングすることによ
り、｛（Ｖｄａ）² ＋（Ｖｑａ）² ｝（ｎ）を得、サン
プラ２７はサンプリング指示に同期してθｃｏｍｐ
（ｎ）を得る。

【００３７】角度誤差対電圧指令特性マップ２８ａは、
サンプリングされたデータ｛（Ｖｄａ）² ＋（Ｖｑａ）
² ｝（ｎ）とθｃｏｍｐ（ｎ）とを一組のデータとして
蓄積して行くが、ここで蓄積されるデータの個数は補正
角度θｃｏｍｐのΔθ単位での変化回数であるｍ回に対
応してｍ個となる。この場合、電動機３は所定の回転角
速度ωｍ０で正回転しているため、｛（Ｖｄａ）² ＋
（Ｖｑａ）² ｝（＋ｎ）のように＋符号を付与する。

【００３８】このようにしてデータがｍ個蓄積されると
電動機３の回転は−ωｍ０に設定され、同様に電動機３
が所定値の−ωｍ０で定常的に回転していると認められ
る場合には補正角度θｃｏｍｐを一定時間毎にΔθ単位
でｍ回増加、または、減少させ、同様の動作により角度
誤差対電圧指令特性マップ２８ａは電気的角速度−ωｍ
₀ に対応したデータを蓄積する。この場合、回転角速度
は−ωｍ₀ で逆回転しているため、｛（Ｖｄａ）² ＋
（Ｖｑａ）² ｝（−ｎ）のようにマイナス符号を付与
し、ｍ個のデータが蓄積されると全てのデータ蓄積が完
了となり、これが角度誤差算出モード切替手段１９に認
識されて引き続き角度誤差を算出する角度誤差算出・補
正モード（フェーズ２）を実行するように切り替えられ
る。

【００３９】図４は角度検出誤差をパラメータとする回
転速度対電圧指令値の特性である。この特性は、上記の
（２２）式と（２５）式に対応して正転時と逆転時のそ
れぞれの回転速度での線間電圧の実効値Ｖｕｖの二乗値
をプロットしたものである。上記したように界磁磁束の
ベクトルと回転直交座標との位相差がゼロの場合には電
動機３の回転が正転時のω₀ と逆転時の−ω₀ とでの線
間電圧の実効値Ｖｕｖの二乗値は等しい値となるが、位
相差がゼロでない場合には回転速度がω₀ のときと−ω
₀ のときとではＶｕｖは異なる値を示すことになる。従
って、角度誤差対電圧指令特性マップ２８ａに蓄積され
たデータのうち、回転速度がωｍ₀ のときの電圧指令値
と−ωｍ₀ のときの電圧指令値とがより近い値を示す補
正角度θｃｏｍｐを選択することにより角度検出誤差を
ゼロにより近づけるように設定することができる。

【００４０】この動作を図３により説明すると、上記し
たように角度誤差対電圧指令特性マップ２８ａに全ての
データが蓄積されると角度誤差算出モード切替手段１９
は角度検出誤差を算出する角度誤差算出・補正モード
（フェーズ２）に切り替わる。このフェーズ２ではま
ず、角度誤差対電圧指令特性マップ２８ａから電気的角
速度がωｍ０と−ωｍ０とにおけるデータから補正角度
θｃｏｍｐ（１）と、この補正角度に対応する電圧指令
値｛（Ｖｄａ）² ＋（Ｖｑａ）² ｝（＋１）、および、
｛（Ｖｄａ）² ＋（Ｖｑａ）² ｝（−１）が出力され、
減算器３１にて両電圧指令値の偏差ΔＶａ（１）が算出
される。

【００４１】角度誤差対電圧指令偏差特性マップ３２ａ
は、この算出されたデータθｃｏｍｐ（１）とΔＶａ
（１）とを一組のデータ対として蓄積するが、この動作
は角度誤差対電圧指令特性マップ２８ａに蓄積されたデ
ータ個数であるｍ回繰り返されてθｃｏｍｐ（ｍ）とΔ
Ｖａ（ｍ）まで蓄積して終了する。続いてデータ抽出手
段３３は角度誤差対電圧指令偏差特性マップ３２ａから
二つのデータ対｛θｃｏｍｐ（ｋ）、ΔＶａ（ｋ）｝と
｛θｃｏｍｐ（ｌ）、ΔＶａ（ｌ）｝とを抽出する。

【００４２】角度誤差補間手段３４ａはこの抽出された
データ対に基づき次式により線形補間を行って電圧指令
値偏差ΔＶａがゼロになる補正角度θｃｏｍｐ（ＲＯ
Ｍ）を算出する。

【数８】 このとき、二つのデータ対を複数組抽出し、各々算出し
た補正角度に統計手法、例えば平均化処理を施し、補正
角度の精度を向上させることもできる。ここで算出した
θｃｏｍｐ（ＲＯＭ）が位相差の補正成分、すなわち、
角度検出器６の検出誤差の補正成分であり、この値が角
度補正値記憶手段３５に記憶される。

【００４３】位相差の補正成分θｃｏｍｐ（ＲＯＭ）が
角度補正値記憶手段３５に記憶されることによりフェー
ズ２は終了し、これが角度誤差算出モード切替手段１９
に認識されて動作モードは電動機駆動制御モードに切り
替えられる。この動作モードの切替は図示しない外部装
置に伝達され、制御演算装置１に入力されるモード信号
が電動機駆動制御モードの指示に切り替わり、電動機駆
動制御モードで動作中は角度補正値記憶手段３５に記憶
されたθｃｏｍｐ（ＲＯＭ）が図１の加算器１６に出力
されて角度検出器６の検出誤差を補正する。

【００４４】この発明の実施の形態１による電動機制御
装置においては以上のようにして補正角度θｃｏｍｐ
（ＲＯＭ）が算出され、角度検出の誤差による界磁磁束
のベクトルと回転直交座標との位相差が補正されるの
で、電動機駆動制御モードにおいて良好なベクトル制御
を行うことが可能になるものである。また、制御演算装
置１に設けられた角度誤差演算・補正手段１５ａは電流
演算手段１２などと同列にマイクロプロセッサを用いて
ソフトウエアにて構成することができ、これにより部品
点数の増加もなく安価で容易に位相差の補正ができるも
のである。

【００４５】なお、この実施の形態においては、角度誤
差対電圧指令特性マップ２８ａと角度誤差対電圧指令偏
差特性マップ３２ａとにおいて、ｍ×３回のデータ蓄積
を行うようにしたが、主旨とするところは上記の動作原
理を用いて角度検出誤差の算出を行うところにあり、例
えば、界磁磁束のベクトルと回転直交座標との位相差に
より発生する（１２）式と（２２）式の差成分を用いて
算術的に誤差検出を行うこともできるものである。ま
た、電圧偏差ΔＶａは電圧指令値偏差を使用したが、三
相電圧指令値演算手段１７が出力する三相電圧指令値
や、ＰＷＭ信号生成手段１８が出力するＰＷＭ信号、あ
るいは、これらの組み合わせにより電圧偏差ΔＶａを得
ることもできるものである。

【００４６】実施の形態２．図９ないし図１１は、この
発明の実施の形態２による電動機制御装置の構成を説明
するためのもので、図９は制御演算装置の構成を説明す
るブロック図、図２と図３とは角度誤差演算・補正手段
の詳細構成を説明するブロック図であり、上記の実施の
形態１と同一部分と相当部分とには同一符号が付与され
ている。図９において、上記の図１と異なる点は次の通
りであり、７は直流電源４の電圧を検出する電圧検出
器、８は三相インバータ２に対する流入電流を検出する
電流検出器、１５ｂは実施の形態１の場合とは異なる角
度誤差演算・補正手段である。また、角度誤差演算・補
正手段１５ｂの構成は次の通りである。

【００４７】図１０は、角度誤差演算・補正手段１５ｂ
における角度誤差算出用データ蓄積部（フェーズ１）に
関するブロック図である。図において、実施の形態１の
図２と異なる点は次の通りであり、２０ｂはフェーズ１
の角度誤差算出用データ蓄積手段、２９は電圧検出器７
が検出する直流電源４の電圧ＶＤＣと電流検出器８が検
出する三相インバータ２に対する流入電流ＩＤＣとを乗
算して直流電力（ＶＤＣ・ＩＤＣ）を得る乗算器、２８
ｂはサンプラ２６と２７とがサンプリングする直流電力
値（ＶＤＣ・ＩＤＣ）（ｎ）と補正角度発生手段２４か
らの補正角度θｃｏｍｐ（ｎ）とをデータ対として記憶
する角度誤差対直流電力特性マップである。

【００４８】また、図１１は角度誤差演算・補正手段１
５ｂにおける角度誤差算出演算部である（フェーズ２）
の構成を示すブロック図であり、実施の形態１の図３と
異なる点は次の通りである。図において、３０ｂは角度
誤差算出演算手段（フェーズ２）、２８ｂは図１０に示
した角度誤差対直流電力特性マップ、３２ｂは角度誤差
対直流電力偏差特性マップ、３４ｂは角度誤差補間手段
である。

【００４９】なお、この実施の形態は、三相インバータ
２での消費電力を監視して界磁磁束のベクトルと回転直
交座標との位相差を算出するもので、いま、位相差がな
い場合を考えると、同一の通電電流により回転速度の絶
対値が同一で正回転と逆回転とのそれぞれの方向に電動
機３を駆動した場合、電動機３の有効電力は実施の形態
１にて示した（７）式と（１３）式の通り等しい値とな
る。また、電動機３に対する印加電圧と通電電流とが等
しいことから三相インバータ２のスイッチング素子など
電力変換用の半導体素子を電流が流れることに起因する
消費電力も等しくなる。位相差がゼロでない場合には電
動機３の有効電力、従って、三相インバータ２の消費電
力は実施の形態１の動作原理において説明したように位
相差に応じて異なったものになるため、これを監視する
ことにより位相差の有無を検出するもので、以下に実施
形態１の場合とは異なる角度誤差演算・補正手段１５ｂ
の動作を中心に説明する。

【００５０】制御演算装置１に外部装置からモード信号
として角度誤差算出・補正モードの信号が入力されると
実施の形態１と同様に、電流指令値演算手段１３からは
ｄ軸電流指令値としてｉｄａ＝ｉ０ の固定値が、ｑ軸
電流指令値としてｉｑａ＝０が出力され、この電流指令
値により電動機３が所定の回転速度で駆動される。そし
て、電圧検出器７からの直流電源４の電圧ＶＤＣと三相
インバータ２に対する流入電流ＩＤＣとが角度誤差演算
・補正手段１５ｂに入力される。角度誤差演算・補正手
段１５ｂは実施の形態１の場合と同様に二つの動作段階
を有しており、第一段階は角度誤差算出用のデータを蓄
積するフェーズ１であり、第二段階は蓄積されたデータ
に基づき角度誤差を算出するフェーズ２である。

【００５１】フェーズ１における動作を図１０により説
明すると、電圧検出器７により検出された電源電圧ＶＤ
Ｃと電流検出器８により検出された三相インバータ２に
対する流入電流ＩＤＣとは乗算器２９により乗算されて
直流電力（ＶＤＣ・ＩＤＣ）が得られる。また、補正角
度発生手段２４には電気的回転角速度ωｍが入力されて
おり、電動機３が所定値のωｍ₀ で定常的に回転してい
ると認められた場合には補正角度θｃｏｍｐを一定時間
毎にΔθ単位でｍ回増加、または、減少させながら出力
する。

【００５２】サンプリング指示発生手段２５は補正角度
θｃｏｍｐを入力してΔθ単位の変化に同期してサンプ
ラ２６および２７にデータをサンプリングするように指
示を与え、サンプラ２６はこのサンプリング指示に同期
して（ＶＤＣ・ＩＤＣ）をサンプリングすることにより
（ＶＤＣ・ＩＤＣ）（ｎ）を得、サンプラ２７はサンプ
リング指示に同期してθｃｏｍｐ（ｎ）を得る。続いて
角度誤差対直流電力特性マップ２８ｂはサンプリングさ
れたデータ（ＶＤＣ・ＩＤＣ）（ｎ）とθｃｏｍｐ
（ｎ）とを一組のデータとして補正角度θｃｏｍｐのΔ
θ単位での変化回数ｍ回分を蓄積する。この場合、電動
機３は所定の回転角速度ωｍ０で正回転しているため、
（ＶＤＣ・ＩＤＣ）（＋ｎ）のように＋符号を付与す
る。

【００５３】このようにしてデータがｍ個分蓄積される
と電動機３の回転は−ωｍ０に設定され、電動機３が所
定値の−ωｍ₀ で定常的に回転していると認められた場
合に補正角度θｃｏｍｐを一定時間毎にΔθ単位でｍ回
増加、または、減少させ、同様の動作により角度誤差対
直流電力特性マップ２８ｂは電気的角速度−ωｍ₀ に対
応したデータをｍ回分蓄積してデータ蓄積を完了する。
なおこのとき、回転角速度は−ωｍ₀ で逆回転している
ため、（ＶＤＣ・ＩＤＣ）（−ｎ）のようにマイナス符
号を付与する。データ蓄積の完了は角度誤差算出モード
切替手段１９に認識され、角度誤差を算出する角度誤差
算出・補正モード（フェーズ２）を実行するように切り
替えられる。

【００５４】角度検出誤差をパラメータとする回転速度
対直流電力の特性は、実施の形態１にて示した図４の電
圧指令を直流電力に置き換えた場合と類似したものにな
る。これはすなわち、上記の図５と図６とで説明したよ
うに、界磁磁束のベクトルと回転直交座標との位相差、
すなわち、角度検出誤差がゼロの場合には力率角ρ０＋
と力率角ρ₀ −との絶対量が等しくなるために、正回転
時の回転速度がωｍ₀の場合と逆回転時の−ωｍ₀ の場
合とでは有効電力は等しくなり、直流電源４から供給さ
れる直流電力量も等しくなるものであり、図７と図８と
で説明したように位相差がゼロでない場合には力率角ρ
ψ＋と力率角ρψ−との絶対量が異なり、電圧ベクトル
の長さも異なるため、正回転時と逆回転時とでは有効電
力が異なり、直流電力量も異なるものである。従って、
角度誤差対直流電力特性マップ２８ｂに蓄積されたデー
タのうち、回転速度がωｍ₀ の場合と−ωｍ₀ の場合と
における直流電力量がより近い値を示す補正角度θｃｏ
ｍｐを選択することにより角度誤差をゼロにより近づけ
るように設定することができることになる。

【００５５】この動作を図１１により説明すると、角度
誤差対直流電力特性マップ２８ｂに全てのデータが蓄積
されると角度誤差算出モード切替手段１９は角度誤差を
算出する角度誤差算出・補正モード（フェーズ２）に切
り替わる。このフェーズ２ではまず、角度誤差対直流電
力特性マップ２８ｂから電気的角速度がωｍ０と−ωｍ
₀ とにおける蓄積データから補正角度θｃｏｍｐ（１）
と、直流電力（ＶＤＣ・ＩＤＣ）（＋１）と、（ＶＤＣ
・ＩＤＣ）（−１）とが出力され、減算器３１にて両直
流電力の偏差ΔＰＤＣ（１）が算出される。

【００５６】角度誤差対直流電力偏差特性マップ３２ｂ
は、この算出されたデータθｃｏｍｐ（１）とΔＰＤＣ
（１）とを一組のデータ対として蓄積するが、この動作
は角度誤差対直流電力特性マップ２８ｂのデータ個数で
あるｍ回繰り返されてθｃｏｍｐ（ｍ）とΔＰＤＣ
（ｍ）まで蓄積される。続いてデータ抽出手段３３は角
度誤差対直流電力偏差特性マップ３２ｂから二つのデー
タ対｛θｃｏｍｐ（ｋ）、ΔＰＤＣ（ｋ）｝と｛θｃｏ
ｍｐ（ｌ）、ΔＰＤＣ（ｌ）｝とを抽出する。

【００５７】角度誤差補間手段３４ｂはこの抽出された
データ対に基づき次式により線形補間を行って直流電力
偏差ΔＰＤＣがゼロになる補正角度θｃｏｍｐ（ＲＯ
Ｍ）を算出する。

【数９】 このとき、実施の形態１でも説明したように二つのデー
タ対を複数組抽出し、各々に算出した補正角度に統計手
法、例えば平均化処理を施し、補正角度の精度を向上さ
せることもできる。

【００５８】ここで算出したθｃｏｍｐ（ＲＯＭ）が位
相差の補正成分、すなわち、角度検出器６の検出誤差の
補正成分であり、この値が角度補正値記憶手段３５に記
憶され、この記憶によりフェーズ２は終了し、これが角
度誤差算出モード切替手段１９に認識されて動作モード
は電動機駆動制御モードに切り替えられる。この動作モ
ードの切替は図示しない外部装置に伝達され、制御演算
装置１に入力されるモード信号が電動機駆動制御モード
の指示に切り替わり、電動機駆動制御モードで動作中は
角度補正値記憶手段３５に記憶されたθｃｏｍｐ（ＲＯ
Ｍ）が図９の加算器１６に出力されて角度検出器６の検
出誤差を補正する。この発明の実施の形態２による電動
機制御装置においては以上のようにして補正角度θｃｏ
ｍｐ（ＲＯＭ）が算出され、角度検出の誤差が補正され
るもので、これにより実施の形態１と同様の効果を有す
ることになる。

【００５９】実施の形態３．図１２ないし図１５は、こ
の発明の実施の形態３による電動機制御装置の構成を説
明するためのもので、図１２は制御演算装置の構成を説
明するブロック図、図１３は角度誤差演算・補正手段の
データ蓄積部（フェーズ１）の詳細構成を説明するブロ
ック図、図１４は角度誤差対電圧指令特性マップの詳細
を説明する説明図、図１５は角度誤差演算・補正手段の
角度誤差演算部（フェーズ２）の詳細構成を説明するブ
ロック図であり、実施の形態１との同一部分と相当部分
とには同一符号が付与されている。

【００６０】図１２において、上記の実施の形態１にて
説明した図１と異なる点は次の通りである。４０は電動
機３の固定子温度を検出する固定子温度検出器、４１は
電動機３の回転子温度を検出する回転子温度検出器であ
り、制御演算装置１ａには実施の形態１の場合とは異な
る内容の角度誤差演算・補正手段１５ｃが設けられてい
るほか、固定子温度検出器４０の検出温度を角度誤差演
算・補正手段１５ｃに与える固定子温度検出手段４２
と、回転子温度検出器４１の検出温度を角度誤差演算・
補正手段１５ｃに与える回転子温度検出手段４３とが設
けられている。

【００６１】角度誤差演算・補正手段１５ｃの第一段階
の動作部分であるデータ蓄積部（フェーズ１）の構成を
示したのが図１３であり、実施の形態１の図２との相違
点は次の通りである。２０ｃは角度誤差算出用データ蓄
積手段、３６と３７とはサンプラ２６および２７と連動
するサンプラ、２８ｃは図１４に示すようにサンプラ２
６がサンプリングする電圧指令値｛（Ｖｄａ）２＋（Ｖ
ｑａ）２｝（ｎ）と、サンプラ２７がサンプリングする
補正角度θｃｏｍｐ（ｎ）と、サンプラ３６による固定
子温度ｔｓｔ（ｎ）と、サンプラ３７による回転子温度
ｔｒｔ（ｎ）とを記憶する角度誤差対電圧指令特性マッ
プである。

【００６２】図１５は角度誤差演算・補正手段１５ｃに
おける角度誤差算出演算部（フェーズ２）の構成を示す
ブロック図であり、実施の形態１の図３と異なる点は次
の通りである。図において、３０ｃは角度誤差算出演算
手段、２８ｃは図１３と図１４とに示した角度誤差対電
圧指令特性マップ、３２ｃは角度誤差対電圧指令偏差特
性マップ、３４ｃは角度誤差補間手段である。

【００６３】この実施の形態の電動機制御装置において
は上記の実施の形態１と比較して、角度誤差算出の課程
において電動機３の固定子温度と回転子温度とを入力し
て演算するようにしたものである。上記実施の形態１の
動作原理にて説明したようにｄ′軸に所定の電流を流し
ながら正転側と逆転側とに同一絶対回転速度で電動機３
を駆動した場合、正転側と逆転側との回転直交座標上の
電圧指令値に現れる不平衡（電圧指令値間の差）に対し
ては固定子温度や回転子温度、あるいは三相インバータ
の温度が影響を与える。特に、これらの温度変動が大き
い場合にはこの影響が無視できない場合があるため、こ
の実施の形態では一例として固定子温度と回転子温度と
を演算に取り入れ、より高精度に角度検出誤差の補正を
行うようにしたものであり、以下に実施の形態１の場合
と異なる点を中心に説明する。

【００６４】制御演算装置１ａに外部装置からモード信
号として角度誤差算出・補正モードの信号が入力される
と実施の形態１と同様に、電流指令値演算手段１３から
はｄ軸電流指令値としてｉｄａ＝ｉ₀ の固定値が、ｑ
軸電流指令値としてｉｑａ＝０が出力され、電動機３は
所定の回転角速度にて駆動される。固定子温度検出手段
４２は固定子温度検出器４０の信号を受けて固定子温度
ｔｓｔを算出し、回転子温度検出手段４３は回転子温度
検出器４１の信号を受けて回転子温度ｔｒｔを算出して
角度誤差演算・補正手段１５ｃに入力する。さらに、角
度誤差演算・補正手段１５ｃにはｄ軸電圧指令値Ｖｄａ
とｑ軸電圧指令値Ｖｑａ、および、モード信号と電気的
角速度信号ωｍ₀ が入力されている。

【００６５】これらを入力する角度誤差演算・補正手段
１５ｃの動作は実施の形態１と同様に、第一段階の角度
誤差算出用データを蓄積するフェーズ１と、第二段階の
蓄積されたデータに基づき角度誤差を算出するフェーズ
２とに分けられ、このフェーズ１の動作を図１３と図１
４とにより説明すると、入力されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ
ａとｑ軸電圧指令値Ｖｑａとから実施の形態１と同様に
乗算器２１と２２および加算器２３により（Ｖｄａ）２
＋（Ｖｑａ）２ が演算される。また、補正角度発生
手段２４は電動機３が所定値のωｍ０で定常的に回転し
ていると認められる場合に補正角度θｃｏｍｐを一定時
間毎にΔθ単位でｍ回増加、または、減少させて出力す
る。

【００６６】サンプリング指示発生手段２５は補正角度
θｃｏｍｐを入力してΔθ単位の変化に同期してサンプ
ラ２６、２７、３６，３７にデータをサンプリングする
ように指示を与え、サンプラ２６はこの指示に基づき
（Ｖｄａ）² ＋（Ｖｑａ）² をサンプリングすることに
より｛（Ｖｄａ）² ＋（Ｖｑａ）² ｝（ｎ）を得、サン
プラ２７はサンプリング指示に同期してθｃｏｍｐ
（ｎ）を得る。また、サンプラ３６は固定子温度ｔｓｔ
（ｎ）を、サンプラ３７は回転子温度ｔｒｔ（ｎ）をそ
れぞれサンプリングする。サンプリングされたデータは
｛（Ｖｄａ）² ＋（Ｖｑａ）² ｝（ｎ）、θｃｏｍｐ
（ｎ）、ｔｓｔ（ｎ）、ｔｒｔ（ｎ）を一組のデータと
し、補正角度θｃｏｍｐのΔθ単位での変化回数ｍ回に
対応するｍ個分が得られ、角度誤差対電圧指令特性マッ
プ２８ｃに蓄積される。

【００６７】データがｍ個分蓄積されると、続けて回転
角速度を逆回転の−ωｍ０として同様にデータを蓄積
し、図１４に示すように、正回転時と逆回転時とのそれ
ぞれにおける補正角度と電圧指令値と固定子温度と回転
子温度とを含む角度誤差対電圧指令特性マップ２８ｃを
完成させる。データ蓄積が完了すると角度誤差算出モー
ド切替手段１９がこれを認識し、角度誤差演算・補正手
段１５ｃの動作は図１５に示すような角度誤差を算出す
る角度誤差算出・補正モード（フェーズ２）に切り替え
られる。

【００６８】フェーズ２の動作では、まず、角度誤差対
電圧指令特性マップ２８ｃの電気的角速度がωｍ₀ と−
ωｍ₀ とにおける蓄積データから補正角度θｃｏｍｐ
（１）と、電圧指令値｛（Ｖｄａ）² ＋（Ｖｑａ）² ｝
（＋１）および｛（Ｖｄａ）²＋（Ｖｑａ）² ｝（−
１）が出力され、減算器３１にて両電圧指令値の偏差Δ
Ｖａ（１）が算出される。角度誤差対電圧指令偏差特性
マップ３２ｃは、このデータθｃｏｍｐ（１）と、電圧
指令値の偏差ΔＶａ（１）と、回転速度ωｍ₀ での固定
子温度ｔｓｔ（＋１）と回転子温度ｔｒｔ（＋１）と、
回転速度−ωｍ₀ での固定子温度ｔｓｔ（−１）と回転
子温度ｔｒｔ（−１）とを一組のデータ対として蓄積す
る。そしてこの動作は角度誤差対電圧指令特性マップ２
８ａに蓄積されたデータ個数であるｍ回繰り返されて終
了する。

【００６９】続いてデータ抽出手段３３は角度誤差対電
圧指令偏差特性マップ３２ｃから二つのデータ対として
｛θｃｏｍｐ（ｋ）、ΔＶａ（ｋ）、ｔｓｔ（＋ｋ）、
ｔｒｔ（＋ｋ）、ｔｓｔ（−ｋ）、ｔｒｔ（−ｋ）｝と
｛θｃｏｍｐ（ｌ）、ΔＶａ（ｌ）、ｔｓｔ（＋ｌ）、
ｔｒｔ（＋ｌ）、ｔｓｔ（−ｌ）、ｔｒｔ（−ｌ）｝と
を抽出する。

【００７０】ここで、固定子温度と回転子温度とが電圧
指令値に及ぼす影響は次のように見積もられる。まず、
ｋ番目のデータ対について、回転速度ωｍ₀ 、固定子温
度ｔｓｔ（＋ｋ）における固定子抵抗値をＲ＋ ｋと
し、回転速度−ωｍ₀ 、固定子温度ｔｓｔ（−ｋ）にお
ける固定子抵抗値をＲ− ｋとすると両者の関係は公知
の温度関係式として次式のようになる。

【数１０】

【００７１】また、回転速度ωｍ０での界磁磁石の磁束
を回転子温度ｔｒｔ（＋ｋ）での値としてΦ＋ａｋと
し、また、回転速度−ωｍ₀ での界磁磁石の磁束を回転
子温度ｔｒｔ（−ｋ）での値としてΦ−ａｋとし、磁石
の温度特性に基づく回転子温度の変化による磁束の変動
量を係数Ｂｋで表した場合、Φ＋ａｋを基準として次式
で表すことができる。ただし、磁石の温度特性を示す関
数ｆ（ｔ）は磁石の材料により定まるものである。

【数１１】

【００７２】以上から界磁磁束のベクトルと回転直交座
標との位相差がない場合での固定子の温度変化と回転子
の温度変化とが電圧指令偏差に与える影響を考えてみる
と、まず、回転速度ωｍ₀ における電圧指令は、上記の
（６）式から、次のように表すことができる。

【数１２】 また、回転速度−ωｍ₀ における電圧指令は、同様に上
記の（６）式から、次のようになる。

【数１３】

【００７３】従って、ｋ番目のデータ対について、温度
変化の影響による電圧指令値偏差ΔＶｔｅｍｐ（ｋ）は
次式のようになる。

【数１４】 同様に、ｌ番目のデータ対にについて、温度変化の影響
による電圧指令値偏差ΔＶｔｅｍｐ（ｌ）は次式のよう
になる。

【数１５】

【００７４】温度変化による電圧指令値の変化成分は以
上のようになるので、角度検出誤差の算出においてはこ
の変化成分を予め除いておけばよいことになる。従っ
て、ｋ番目のデータ対において変化成分を除いた電圧指
令値をΔＶｂ（ｋ）とし、ｌ番目のデータ対において変
化成分を除いた電圧指令値をΔＶｂ（ｌ）とすると、そ
れぞれは次のようになる。 ΔＶｂ（ｋ）＝ΔＶａ（ｋ）−ΔＶｔｅｍｐ（ｋ） ・・・（３４） ΔＶｂ（ｌ）＝ΔＶａ（ｌ）−ΔＶｔｅｍｐ（ｌ） ・・・（３５）

【００７５】角度誤差補間手段３４ｃでは抽出されたデ
ータに基づき、次式により温度変化の影響を除いて線形
補間を行い、電圧指令値偏差ΔＶｂがゼロになるときの
補正角度θｃｏｍｐ（ＲＯＭ）を算出する。

【数１６】 このとき、二つのデータ対を複数抽出し、各々に算出し
た補正角度に統計手法、例えば平均化処理を施し、補正
角度の精度を向上させることもできる。

【００７６】ここで算出したθｃｏｍｐ（ＲＯＭ）が位
相差、すなわち、角度検出器６の検出誤差の補正成分で
あり、この値が角度補正値記憶手段３５に記憶され、図
１２の加算器１６に出力されて角度検出器６の検出誤差
を補正する。またこの記憶によりフェーズ２は終了し、
これが角度誤差算出モード切替手段１９に認識されて動
作モードは電動機駆動制御モードに切り替えられる。こ
の動作モードの切替は図示しない外部装置に伝達され、
制御演算装置１に入力されるモード信号が電動機駆動制
御モードの指示に切り替わる。

【００７７】以上のようにこの発明の実施の形態３によ
る電動機制御装置においては、固定子温度や回転子温度
を検知して電圧指令値に対する変化成分を算出し、この
変化成分を除いた電圧指令値偏差により角度検出誤差を
補正するようにしたので、実施の形態１の場合と同様の
効果を得ることができると共に、温度の変化に対しても
高精度に角度誤差を補正することができるものである。

【００７８】なお、以上の説明は、実施の形態１にて説
明した電圧指令値偏差から温度による変化成分を除くよ
うにしたものであるが、実施の形態２にて説明した直流
電力偏差により演算する場合に適用しても同様の効果が
得られるものであり、また、三相インバータに使用され
る半導体素子の特性は温度依存性が高いため、上記の固
定子温度や回転子温度の場合と同様の手法を使用して三
相インバータの温度による変化成分を除去することによ
り、より高精度に角度検出誤差を補正することができる
ものである。

【００７９】

【発明の効果】以上に説明したようにこの発明の電動機
制御装置において、請求項１に記載の発明によれば、イ
ンバータにより駆動される電動機の回転角と回転速度と
を検出する角度検出手段と速度検出手段と、電動機の電
流を界磁磁束のベクトルと同期回転する回転直交座標上
の実電流値に置換する電流演算手段と、外部から与えら
れるトルク指令値と回転速度とから回転直交座標上の電
流指令値を演算する電流指令値演算手段と、実電流と電
流指令値とから回転直交座標上の電圧指令値を演算する
電圧指令値演算手段と、電圧指令値を三相電圧指令値に
置換する三相電圧指令値演算手段と、三相電圧指令値を
ＰＷＭ信号に置換するＰＷＭ信号生成手段と、電圧指令
値と三相電圧指令値とＰＷＭ信号とのいずれか一つ、ま
たは、いずれか複数と、回転速度とから界磁磁束ベクト
ルの回転直交座標に対する位相差を検出すると共に、角
度検出手段が検出する回転角の検出誤差を補正する角度
誤差算出・補正手段とを備えるようにしたので、機械的
な角度微調整機構などを必要とせず、精度良く回転角の
検出誤差を補正することができ、経年変化などによる劣
化のない電動機制御装置を得ることができるものであ
る。

【００８０】また、請求項２に記載の発明によれば、角
度誤差算出・補正手段が、電動機の所定回転速度におい
て、界磁磁束のベクトル方向に対する各位相補正角毎に
回転直交座標上の電圧指令値と三相電圧指令値とＰＷＭ
信号のいずれか一つ、または、いずれか複数を回転角と
共にデータ対として記憶し、この記憶したデータ対から
界磁磁束ベクトルの回転直交座標に対する位相差を算出
するようにしたので、特別な装置を要することなく単純
な方法にて角度誤差の算出ができるものである。

【００８１】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
請求項１の発明に対して三相インバータの直流側入力電
圧および入力電流と、回転速度とから界磁磁束ベクトル
の回転直交座標に対する位相差を検出すると共に、角度
検出手段による回転角の検出誤差を補正する角度誤差算
出・補正手段を備えるようにしたので、請求項１の場合
と同様、機械的な角度微調整機構を必要とせず、経年変
劣化がなく、精度良く回転角の検出誤差を補正すること
ができる電動機制御装置を得ることができるものであ
る。

【００８２】さらにまた、請求項４に記載の発明によれ
ば、角度誤差算出・補正手段が、電動機の所定回転速度
において、界磁磁束のベクトル方向に対する各位相補正
角毎に入力電圧と入力電流とを回転角と共にデータ対と
して記憶し、この記憶したデータ対から界磁磁束ベクト
ルの回転直交座標に対する位相差を算出するようにした
ので、請求項２と同様に、特別な装置を要することなく
単純な方法にて角度誤差の算出ができるものである。

【００８３】また、請求項５に記載の発明によれば、電
動機の所定回転速度は、回転速度の絶対量が等しく回転
方向が異なる少なくとも一組の回転速度であって、同一
回転角で回転方向が異なる場合の対を構成する各データ
差から界磁磁束ベクトルの回転直交座標に対する位相差
を算出するようにしたので、電動機の定数やバラツキと
は無関係に角度検出誤差を算出することができ、また、
角度誤差の検出機能をソフトウエアとして構成すること
ができ、高精度で部品点数の増加のない安価な電動機制
御装置を得ることができるものである。

【００８４】さらに、請求項６に記載の発明によれば、
電動機の固定子温度、回転子温度、三相インバータ温度
のいずれか一つ、または、複数の温度検出手段を備え、
固定子温度、回転子温度、インバータ温度のいずれか一
つ、または、複数の温度を用いて温度による影響を除去
するようにしたので、電動機やインバータの温度による
検出誤差を除去することができ、精度良く角度検出誤差
を補正することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の電動機制御装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１の電動機制御装置に
使用するデータ蓄積部のブロック図である。

【図３】 この発明の実施の形態１の電動機制御装置に
使用する角度誤差算出演算部のブロック図である。

【図４】 この発明の実施の形態１の電動機制御装置の
角度誤差算出の説明図である。

【図５】 この発明による角度検出誤差算出原理の説明
図である。

【図６】 この発明による角度検出誤差算出原理の説明
図である。

【図７】 この発明による角度検出誤差算出原理の説明
図である。

【図８】 この発明による角度検出誤差算出原理の説明
図である。

【図９】 この発明の実施の形態２の電動機制御装置の
構成を示すブロック図である。

【図１０】 この発明の実施の形態２の電動機制御装置
に使用するデータ蓄積部のブロック図である。

【図１１】 この発明の実施の形態２の電動機制御装置
に使用する角度誤差算出演算部のブロック図である。

【図１２】 この発明の実施の形態３の電動機制御装置
の構成を示すブロック図である。

【図１３】 この発明の実施の形態３の電動機制御装置
に使用するデータ蓄積部のブロック図である。

【図１４】 この発明の実施の形態３の電動機制御装置
に使用する角度誤差対電圧指令特性マップの説明図であ
る。

【図１５】 この発明の実施の形態３の電動機制御装置
に使用する角度誤差算出演算部のブロック図である。

【符号の説明】 １、１ａ 制御演算装置、２ 三相インバータ、３ 電
動機、４ 直流電源、５ａ、５ｂ、８ 電流検出器、６
角度検出器、９ 電圧検出器、１０ 角度検出手段、
１１ 速度検出手段、１２ 電流演算手段、１３ 電流
指令値演算手段、１４ 電圧指令値演算手段、１５ａ〜
１５ｃ 角度誤差算出・補正手段、１７ 三相電圧指令
値演算手段、１８ ＰＷＭ信号生成手段、１９ 角度誤
差算出モード切替手段、２０ａ〜２０ｃ 角度誤差算出
用データ蓄積手段、２４ 補正角度発生手段、２８ａ、
２８ｃ 角度誤差対電圧指令特性マップ、２８ｂ 角度
誤差対直流電力特性マップ、３０ａ〜３０ｃ 角度誤差
算出演算手段、３２ａ、３２ｃ 角度誤差対電圧指令偏
差特性マップ、３２ｂ 角度誤差対直流電力偏差特性マ
ップ、３３ データ抽出手段、３４ａ〜３４ｃ 角度誤
差補間手段、３５ 角度補正値記憶手段、４２ 固定子
温度検出手段、４３ 回転子温度検出手段。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H560 BB04 BB12 DA00 EB01 RR03 SS01 TT15 XA02 XA12 XA13 5H576 BB06 CC01 DD02 DD07 EE01 EE11 GG01 GG04 GG05 HB01 JJ02 JJ06 JJ08 JJ17 JJ24 JJ25 LL01 LL22 LL24 LL39 LL41 LL45 MM12 MM15

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インバータにより駆動される電動機の回
   転角を検出する角度検出手段、前記電動機の回転速度を
   検出する速度検出手段、前記電動機の電流を前記電動機
   の界磁磁束のベクトルと同期して回転する回転直交座標
   上の実電流値に置換する電流演算手段、前記電動機に外
   部から与えられるトルク指令値と前記電動機の回転速度
   とから前記回転直交座標上の電流指令値を演算する電流
   指令値演算手段、前記実電流値と前記電流指令値とから
   前記回転直交座標上の電圧指令値を演算する電圧指令値
   演算手段、前記電圧指令値を前記電動機に印加すべき三
   相電圧指令値に置換する三相電圧指令値演算手段、前記
   三相電圧指令値を前記インバータに与えるＰＷＭ信号に
   置換するＰＷＭ信号生成手段、前記電圧指令値と前記三
   相電圧指令値と前記ＰＷＭ信号のうちのいずれか一つ、
   または、いずれか複数と、前記電動機の回転速度とから
   前記界磁磁束ベクトルの前記回転直交座標に対する位相
   差を算出すると共に、この位相差により前記角度検出手
   段が検出する回転角の検出誤差を補正する角度誤差算出
   ・補正手段を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
2. 【請求項２】 前記角度誤差算出・補正手段が、前記電
   動機の所定回転速度において、界磁磁束のベクトル方向
   に対する各位相補正角毎に前記回転直交座標上の電圧指
   令値と三相電圧指令値とＰＷＭ信号のうちのいずれか一
   つ、または、いずれか複数を回転角と共にデータ対とし
   て記憶し、この記憶したデータ対から前記界磁磁束ベク
   トルの前記回転直交座標に対する位相差を算出すること
   を特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。
3. 【請求項３】 インバータにより駆動される電動機の回
   転角を検出する角度検出手段、前記電動機の回転速度を
   検出する速度検出手段、前記電動機の電流を前記電動機
   の界磁磁束のベクトルと同期して回転する回転直交座標
   上の実電流値に置換する電流演算手段、前記電動機に外
   部から与えられるトルク指令値と前記電動機の回転速度
   とから前記回転直交座標上の電流指令値を演算する電流
   指令値演算手段、前記実電流値と前記電流指令値とから
   前記回転直交座標上の電圧指令値を演算する電圧指令値
   演算手段、前記電圧指令値を前記電動機に印加すべき三
   相電圧指令値に置換する三相電圧指令値演算手段、前記
   三相電圧指令値を前記インバータに与えるＰＷＭ信号に
   置換するＰＷＭ信号生成手段、前記インバータの入力電
   圧および入力電流と、前記電動機の回転速度とから前記
   界磁磁束ベクトルの前記回転直交座標に対する位相差を
   算出すると共に、この位相差により前記角度検出手段が
   検出する回転角の検出誤差を補正する角度誤差算出・補
   正手段を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
4. 【請求項４】 前記角度誤差算出・補正手段が、前記電
   動機の所定回転速度において、界磁磁束のベクトル方向
   に対する各位相補正角毎に前記インバータの入力電圧と
   入力電流とを回転角と共にデータ対として記憶し、この
   記憶したデータ対から前記界磁磁束ベクトルの前記回転
   直交座標に対する位相差を算出することを特徴とする請
   求項３に記載の電動機制御装置。
5. 【請求項５】 前記電動機の所定回転速度は、回転速度
   の絶対量が等しく回転方向が異なる少なくとも一組の回
   転速度であって、同一回転角で回転方向が異なる場合の
   対を構成する各データ差から前記界磁磁束ベクトルの前
   記回転直交座標に対する位相差を算出することを特徴と
   する請求項２または請求項４に記載の電動機制御装置。
6. 【請求項６】 前記電動機の固定子温度の検出手段、前
   記電動機の回転子温度の検出手段、前記インバータ温度
   の検出手段のうちのいずれか一つ、または、複数の検出
   手段を備えており、固定子温度、回転子温度、インバー
   タ温度のいずれか一つ、または、複数の温度により前記
   界磁磁束ベクトルの前記回転直交座標に対する位相差が
   補正されて算出されることを特徴とする請求項１〜請求
   項５のいずれか一項に記載の電動機制御装置。