JP2003235286A - 同期機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石式モーターの不可逆減磁と焼損を防
止する。 【解決手段】 同期機の回転速度、基本波電流またはそ
の指令値、および高調波電圧指令値に基づいて同期機の
永久磁石による電機子鎖交磁束を演算し、電機子鎖交磁
束に対する永久磁石温度のテーブルを参照して電機子鎖
交磁束演算値に対する永久磁石の温度を推定し、永久磁
石の推定温度に応じて同期機の出力を調節する。これに
より、正確な磁石温度を推定することができ、磁石磁力
の温度変化に起因した同期機の出力変動を補償すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はローターに永久磁石
を用いた同期機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境の保護とエネルギーの消
費節減の要求の高まりに呼応して、磁石自体の性能向上
と並行してモーター構造の小型化と効率化が求められて
いる。このような要求を満たすために、ローターに永久
磁石を埋め込んだ構造の埋め込み磁石式モーター（以
下、ＩＰＭモーターという）が採用される。

【０００３】ところが、永久磁石式モーターに用いられ
る永久磁石の磁化の強さは、温度が上昇するにつれて減
少する特性があり、さらに許容温度を超えると不可逆な
減磁が発生する。前者によればモーター出力が温度に依
存して変化することになり、後者によればモーター性能
が低下することになる。このため、永久磁石式モーター
では、少なくとも不可逆減磁が発生する許容温度以下で
制御しなければならない。また、許容温度以下におい
て、磁石磁力の温度変化に起因したモーター出力の変動
を補償できれば出力精度の向上が可能である。

【０００４】しかし、実際にはモーターに使用されてい
る磁石の温度を直接、測定することは困難である。その
ため、何らかの方法で磁石の温度を測定しなければなら
ない。そこで、永久磁石式モーターのベクトル制御を行
う制御装置において、ｄｑ軸座標系におけるモーター電
圧とモーター電流に基づいてモーターの誘起電圧を演算
し、予め設定した誘起電圧に対する磁石温度のテーブル
から演算結果の誘起電圧に対応する磁石温度を表引き演
算し、磁石温度を推定するようにしたモーター制御装置
が提案されている（例えば特開平１１−０１８４９６号
公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たモーター制御装置では、次のような理由によりモータ
ーの温度を正確に推定するのは困難である。

【０００６】まず、ＩＰＭモーターの回路方程式に基づ
いて磁石温度を推定する方法を説明する。ＩＰＭモータ
ーの回路方程式を以下に示す。

【数１】 数式１において、ｖdはｄ軸電圧、ｖqはｑ軸電圧、Ｒは
コイル抵抗、Ｌdはｄ軸インダクダンス、Ｌqはｑ軸イン
ダクダンス、ｉdはｄ軸電流、ｉqはｑ軸電流、ｗeはモ
ーター角速度、φmは磁石が作る電機子鎖交磁束、ｐは
演算微分子である。磁石が作る電機子鎖交磁束φmは、
ｑ軸電圧にその情報が含まれている。数式１から磁石が
作る電機子鎖交磁束φmに影響を与える部分を抜き出す
と次式が求められる。

【数２】 したがって、モーターのパラメーターであるｄ軸インダ
クダンスＬd、コイル抵抗Ｒおよびｑ軸インダクダンス
Ｌqが既知であって、モーター角速度ωe、ｑ軸電圧ｖ
q、ｄ軸電流ｉdおよびｑ軸電流ｉqを検出することがで
きれば、磁石による電機子鎖交磁束φm、あるいは磁石
磁束による誘起電圧ωeφmを求めることができる。そし
て、電機子鎖交磁束φmは磁石温度と相関関係があるの
で、電機子鎖交磁束φmの値を求めることができれば磁
石の温度を推定できる。

【０００７】ところで、数式２に使われているモーター
の各パラメーターは一定値ではなく、電流や温度により
変化する。そのため、電機子鎖交磁束φm、あるいは磁
石による誘起電圧ωeφmを精度よく求めることができ
ず、したがって磁石温度の推定精度が悪くなる。

【０００８】モーターのコイル抵抗Ｒは温度依存性を有
する。一般にモーターコイルには銅が用いられるが、コ
イル温度が０℃から１００℃まで変化すると銅の抵抗値
はおよそ１．４倍に増加する。コイル抵抗Ｒの温度変化
による影響を受けないようにするためには、次式の関係
が成立する必要がある。

【数３】 数式３において、Δφmは磁石磁束の変化量、ΔＲは抵
抗値の変化量である。しかしながら、上記数式３の関係
は必ずしも成立しない。

【０００９】一方、モーターのｄ軸インダクダンスＬd
はｄ軸電流依存性がある。さらに、ｑ軸電流依存性もあ
る。したがって、数式２により磁石温度を求める場合に
は、ｄ軸電流ｉdとｑ軸電流ｉqに対する依存性を補償し
なければならない。

【００１０】このように、モーターのコイル抵抗Ｒは温
度依存性を有し、ｄ軸インダクダンスＬdはｄ軸および
ｑ軸の電流依存性を有する。これらの依存性は、磁石磁
束の温度依存性が高くないため、磁石温度を推定する場
合には影響が大きい。

【００１１】本発明の目的は、永久磁石式モーターの不
可逆減磁と焼損を防止することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】（１） 請求項１の発明
は、ローターに永久磁石を用いた同期機に交流電圧を印
加して駆動する駆動手段と、前記同期機に流れる電流の
基本波成分に同期して回転する直交座標系において、前
記同期機の基本波電流をその指令値に一致させるための
基本波電圧指令値を演算する基本波電流制御手段と、前
記同期機に流れる電流の基本波成分の周波数の整数倍の
周波数で回転する直交座標系において、前記同期機の高
調波電流をその指令値に一致させるための高調波電圧指
令値を演算する高調波電流制御手段と、前記基本波電圧
指令値と前記高調波電圧指令値とに基づいて前記同期機
に印加する交流電圧の指令値を演算する交流電圧制御手
段とを備えた同期機の制御装置であって、前記同期機の
回転速度を検出する速度検出手段と、前記回転速度、前
記基本波電流またはその指令値、および前記高調波電圧
指令値に基づいて前記永久磁石による電機子鎖交磁束を
演算する磁束演算手段と、電機子鎖交磁束に対する永久
磁石温度のテーブルを参照して前記電機子鎖交磁束演算
値に対する前記永久磁石の温度を推定する磁石温度推定
手段と、前記永久磁石の推定温度に応じて前記同期機の
出力を調節する出力調節手段とを備える。 （２） 請求項２の同期機の制御装置は、前記出力調節
手段によって、前記永久磁石の推定温度が許容温度を超
えたときは、前記同期機の出力を低減するようにしたも
のである。 （３） 請求項３の同期機の制御装置は、前記磁束演算
手段によって、前記高調波電流制御手段が前記高調波電
流指令値を０にして高調波電流制御を行う場合の前記永
久磁石による誘起電圧の高調波成分を演算し、前記誘起
電圧の高調波成分と前記同期機の回転速度とに基づいて
電機子鎖交磁束を演算するようにしたものである。 （４） 請求項４の同期機の制御装置は、前記永久磁石
の推定温度、前記同期機の回転速度、前記基本波電圧指
令値および前記基本波電流指令値に基づいて前記同期機
のコイル温度を推定するコイル温度推定手段を備え、前
記出力調節手段によって、前記推定コイル温度の上昇に
応じて前記同期機の出力をを低減するようにしたもので
ある。

【００１３】

【発明の効果】（１） 請求項１の発明によれば、正確
な磁石温度を推定することができ、磁石磁力の温度変化
に起因した同期機の出力変動を補償することができる。 （２） 請求項２の発明によれば、同期機の永久磁石の
不可逆減磁を防止することができる。 （３） 請求項３の発明によれば、正確な磁石温度を簡
単に推定することができる。 （４） 請求項４の発明によれば、正確なコイル温度を
推定することがもで、同期機の焼損を防止することがで
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】発明の一実施の形態の説明に先立
ち、本願発明の原理を説明する。空間高調波成分を含む
ＩＰＭモーターの数式化モデルを、モーター電流の基本
波成分に同期して回転する直交座標系、すなわちｄｑ軸
座標系で記述すると次のようになる。

【数４】 ただし、数式４では空間的な歪みの要素、すなわちイン
ダクダンスおよび磁石磁束による誘起電圧を次のように
仮定している。まず、インダクダンスを３相交流座標系
で記述すると次のようになる。

【数５】

【数６】

【数７】 数式５〜７において、Ｌg0はインダクダンスの空間的歪
みの直流成分、Ｒはモーターの巻線抵抗、ｐは極対数、
ｅdkは磁石によるｄ軸誘起電圧の高次成分、ｅqkは磁石
によるｑ軸誘起電圧の高次成分、Ｌ1はインダクダンス
の空間的歪みの１次成分、Ｌ2はインダクダンスの空間
的歪みの２次成分、φm0は磁石による電機子鎖交磁束の
空間的基本波成分、φmhは磁石による電機子鎖交磁束の
空間的高調波成分である。

【００１５】また、磁石磁束による誘起電圧をｄｑ軸座
標系で記述すると次のようになる。

【数８】 φd＝φm0＋φmh cos(−６θe)

【数９】 φq＝φmh cos(−６θe)

【００１６】ｄｑ軸座標系はモーター電流の基本波成分
に同期して回転する直交座標系であるが、モーター電流
の基本波成分の周波数の整数倍の周波数で回転する直交
座標系であるｄhｑh軸座標系を考える。ここでは、５次
の高調波成分に同期したｄhｑh軸座標系を考える。５次
の高調波座標系（ｄhｑh軸座標系）のｄｑ軸座標系に対
する相対位相をθehとする。

【数１０】 θeh＝−６θe 数式４をこの位相で回転する座標系の式に変換すると、
次のようになる。

【数１１】 ここで、

【数１２】

【数１３】

【００１７】ｄhｑh軸座標系の電流ｉdh、ｉqhが０にな
るように制御する場合には、数式１１の両辺各項の直流
分を取り出して次式が得られる。

【数１４】

【数１５】 両式からさらに次の関係が導かれる。

【数１６】 数式１６は、磁石磁束による誘起電圧の高調波成分ｅqh
が、モーターのコイル抵抗Ｒの温度変化やｄ軸インダク
ダンスＬdの電流依存性の影響を受けないことを表して
いる。

【００１８】したがって、数式１６により磁石磁束によ
る誘起電圧の高調波成分ｅqhを求め、さらにそれをモー
ター角速度ωeで除して電機子鎖交磁束の高調波成分φm
hを求め、予め測定した電機子鎖交磁束の高調波成分φm
hに対する磁石温度Ｔmagの関係から磁石温度Ｔmagを求
めることができる。また、磁石温度Ｔmagからコイル抵
抗の温度を推定することができる。

【００１９】《発明の第１の実施の形態》図１は第１の
実施の形態の構成を示す。トルク制御部１は、外部から
与えられるトルク指令値Ｔe^＊と３相永久磁石式同期モ
ーターＭの角速度ωeとに基づいて、電流指令値テーブ
ル（不図示）からｄｑ軸座標系におけるｄ軸電流指令値
ｉd ^＊およびｑ軸電流指令値ｉq^＊と、ｄhｑh軸座標系に
おけるｄh軸電流指令値ｉdh ^＊およびｑh軸電流指令値ｉ
qh^＊を演算する。

【００２０】なお、この一実施の形態ではｄh軸電流指
令値ｉdh^＊とｑh軸電流指令値ｉqh^＊をともに０とす
る。これにより、磁石磁束による誘起電圧の高調波成分
ｅqhを、モーターＭのコイル抵抗Ｒの温度変化やｄ軸イ
ンダクダンスＬdの電流依存性の影響を受けない、数式
１６に示すｄhｑh軸電圧ｖdh、ｖqhとｄｑ軸電流ｉd、
ｉqのみで表される簡単な式で表すことができる。

【００２１】非干渉制御部２は、ｄｑ軸座標系およびｄ
hｑh軸座標系における速度起電力を補償してｄｑ軸電流
およびｄhｑh軸電流の応答性を改善する回路であり、ｄ
ｑ軸座標系の速度起電力を補償するためのｄ軸補償電圧
ｖd_cmpおよびｑ軸補償電圧ｖq_cmpと、ｄhｑh軸座標系
の速度起電力を補償するためのｄh軸補償電圧ｖdh_cmp
およびｑh軸補償電圧ｖqh_cmpを演算する。

【００２２】減算器３ａはｄ軸電流指令値ｉd^＊からｄ
軸電流ｉdを減算し、減算器３ｂはｑ軸電流指令値ｉq^＊
からｑ軸電流ｉqを減算する。ｄｑ軸電流（基本波電
流）制御部４は、ｄｑ軸座標系における電流指令値ｉd
^＊、ｉq^＊とそれらの実電流ｉd、ｉqとの偏差、および
補償電圧ｖd_cmp、ｖq_cmpに基づいて、ｄｑ軸電流（基
本波電流）ｉd、ｉqをそれらの指令値ｉd^＊、ｉq^＊に一
致させるためのｄｑ軸電圧指令値（基本波電圧指令値）
ｖd1^＊、ｖq1^＊を演算する。なお、減算器３ａ、３ｂ、
ｄｑ軸電流制御部４および後述する３相／ｄｑ変換部１
３により基本波電流制御系を構成する。

【００２３】減算器５ａはｄh軸電流指令値ｉdh^＊から
ｄh軸電流ｉdhを減算し、減算器５ｂはｑh軸電流指令値
ｉqh^＊からｑh軸電流ｉqhを減算する。ｄhｑh軸電流制
御部６は、ｄhｑh軸座標系における電流指令値ｉdh^＊、
ｉqh^＊とそれらの実電流ｉdh、ｉqhとの偏差、および補
償電圧ｖdh_cmp、ｖqh_cmpに基づいて、ｄhｑh軸電流
（高調波電流）ｉdh、ｉqhをそれらの指令値ｉdh^＊、ｉ
qh^＊に一致させるためのｄhｑh軸電圧指令値（高調波電
圧指令値）ｖdh^＊、ｖqh^＊を演算する。なお、減算器５
ａ、５ｂ、ｄhｑh軸電流制御部６、後述するハイパスフ
ィルター１４、ｄｑ／ｄhｑh変換部１５およびｄhｑh／
ｄｑ変換部７により高調波電流制御系を構成する。

【００２４】ｄhｑh／ｄｑ変換部７は、モーター電流の
高調波成分位相（ｄhｑh軸座標系の位相）θehに基づい
てｄhｑh軸電圧指令値（高調波電圧指令値）ｖdh^＊、ｖ
qh^＊をｄｑ軸電圧指令値（基本波電圧指令値）ｖd2^＊、
ｖq2^＊に変換する。加算器８ａは、基本波電流制御系に
より得られたｄ軸電圧指令値ｖd1^＊と高調波電流制御系
により得られたｄ軸電圧指令値ｖd2^＊とを加算して最終
的なｄ軸電圧指令値ｖd^＊を求める。また、加算器８ｂ
は、基本波電流制御系により得られたｑ軸電圧指令値ｖ
q1^＊と高調波電流制御系により得られたｑ軸電圧指令値
ｖq2^＊とを加算して最終的なｑ軸電圧指令値ｖq^＊を求
める

【００２５】ｄｑ／３相変換部９は、モーター電流の基
本波成分位相（ｄｑ軸座標系の位相）θeに基づいてｄ
ｑ軸電圧指令値ｖd^＊、ｖq^＊を３相電圧指令値ｖu^＊、
ｖv^＊、ｖw^＊に変換する。電力変換装置１０は、３相電
圧指令値ｖu^＊、ｖv^＊、ｖw^＊にしたがって直流電力
（不図示）を交流電力に変換し、モーターＭに３相交流
電圧ｖu、ｖv、ｖwを印加する。

【００２６】モーターＭは、ローターが永久磁石で構成
される３相同期モーターである。エンコーダーＰＳはモ
ーターＭに連結され、モーターＭの回転位置θmを検出
する。位相・速度計算部１１は、モーター回転位置θm
に基づいてモーターＭの角速度ωe、モーター電流の基
本波成分位相（ｄｑ軸座標系の位相）θeおよびモータ
ー電流の高調波成分位相（ｄhｑh軸座標系の位相）θeh
を演算する。

【００２７】電流検出部１２は、電流センサー１２ａ、
１２ｂによりモーターＭのＵ相とＶ相の電流ｉu、ｉvを
検出する。３相／ｄｑ変換部１３は、モーター電流の基
本波成分位相（ｄｑ軸座標系の位相）θeに基づいて３
相交流電流ｉu、ｉvをｄｑ軸電流ｉd、ｉqに変換する。
ハイパスフィルター１４は、ｄｑ軸電流ｉd、ｉqから高
周波成分を抽出する高域通過フィルターである。ｄｑ／
ｄhｑh変換部１５は、モーター電流の高調波成分位相
（ｄhｑh軸座標系の位相）θehに基づいてｄｑ軸電流ｉ
d、ｉqの高周波成分をｄhｑh軸電流ｉdh、ｉqhに変換す
る。

【００２８】磁石温度推定部１６は、３相同期モーター
Ｍのローターを構成する永久磁石の温度Ｔmagを推定す
る。図２に磁石温度推定部１６の詳細な構成を示す。図
２において、ローパスフィルター（ＬＰＦ）１６ａは、
ｄhｑh軸座標系の高調波電圧指令値ｖdh^＊、ｖqh^＊とｄ
ｑ軸座標系の基本波電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊の高周波成
分をカットする低域通過フィルターである。このローパ
スフィルター１６ａは、５次高調波成分の磁石磁束φmh
により誘起される電圧ｅphを演算するために高周波数成
分をカットする。

【００２９】誘起電圧演算部１６ｂは、数式１６により
５次高調波成分の磁石磁束φmhによる誘起電圧ｅphを演
算する。磁石温度演算部１６ｃは、５次高調波成分の磁
石磁束φmhによる誘起電圧ｅphをモーター角速度ωeで
除して磁石による５次高調波成分の電機子鎖交磁束φmh
を求め、磁石磁束に対する磁石温度のテーブルから演算
結果の磁石磁束φmhに対応する磁石温度Ｔmagを表引き
演算し、磁石温度Ｔmagを推定する。なお、磁石磁束に
対する磁石温度のテーブルは予め測定して記憶しておい
たものである。

【００３０】このように第１の実施の形態によれば、磁
石磁束φmhの５次高調波成分による誘起電圧ｅphを、ｄ
hｑh軸座標系の５次高調波電圧指令値ｖdh^＊、ｖqh
^＊と、ｄｑ軸座標系の基本波電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊と
に基づいて演算し、誘起電圧ｅphとモーター角速度ωe
とに基づいて磁石による５次高調波成分の電機子鎖交磁
束φmhを演算する。そして、予め設定した電機子鎖交磁
束に対する磁石温度のテーブルから電機子鎖交磁束φmh
に対する磁石温度Ｔmagを表引き演算し、磁石温度Ｔmag
を推定するようにしたので、モーターＭのコイル抵抗Ｒ
やｄ軸インダクダンスＬdを用いずに、モーターＭに用
いる永久磁石の温度Ｔmagを精度よく推定することがで
きる。

【００３１】上述したように、永久磁石式同期モーター
Ｍに用いられる永久磁石の磁化の強さは磁石温度が上昇
するにつれて減少する特性があり、モーターＭの出力が
磁石温度に依存して変化する、つまり磁石温度が上昇す
るにつれてモーター出力が低下する。したがって、磁石
温度が変化してもモーター出力が変化しないように、正
確な磁石温度推定値Ｔmagを用いてモータートルク指令
値Ｔe^＊あるいはモーター基本波電流指令値ｉd^＊、ｉq
^＊を補正することによって、磁石磁力の温度変化に起因
したモーター出力変動を補償することができる。

【００３２】また、推定した磁石温度Ｔmagが許容温度
を超えたときは、モータートルク指令値Ｔe^＊を低減す
るか、あるいは基本波電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊を低減す
ることによってモーター出力を低減し、モーターＭの永
久磁石の不可逆減磁を防止する。なお、推定した磁石温
度Ｔmagが許容温度を超えたときはモーターＭの運転を
停止するようにしてもよい。

【００３３】《第２の実施の形態》図３は第２の実施の
形態の構成を示す。なお、図１に示す構成要素と同様な
要素に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明
する。磁石温度推定部１６Ａは、３相同期モーターＭの
ローターを構成する永久磁石の温度Ｔmagを推定する。
図４に磁石温度推定部１６Ａの詳細な構成を示す。図４
において、誘起電圧演算部１６ｄは、数式１６により５
次高調波成分の磁石磁束φmhによる誘起電圧ｅphを演算
する。

【００３４】ローパスフィルター１６ｅは誘起電圧ｅph
の高周波成分をカットする低域通過フィルターであり、
直流分ｅph_lpfを抽出する。磁石温度演算部１６ｆは、
５次高調波成分の磁石磁束φmhによる誘起電圧ｅph_lpf
をモーター角速度ωeで除して磁石による５次高調波成
分の電機子鎖交磁束φmhを求め、磁石磁束に対する磁石
温度のテーブルから演算結果の磁石磁束φmhに対応する
磁石温度Ｔmagを表引き演算し、磁石温度Ｔmagを推定す
る。なお、磁石磁束に対する磁石温度のテーブルは予め
測定して記憶しておいたものである。

【００３５】上述した第１の実施の形態の磁石温度推定
部１６と第２の実施の形態の磁石温度推定部１６Ａとを
比較すると、第１の実施の形態の磁石温度推定部１６が
ローパスフィルター１６ａで４個の信号をフィルタリン
グするのに対し、第２の実施の形態の磁石温度推定部１
６Ａは１個の信号をフィルタリングすればよいので、構
成が簡略になり、演算時間を短縮することができる。

【００３６】抵抗温度推定部１７は、モーターＭのコイ
ル抵抗Ｒを推定する。図５に抵抗温度推定部１７の詳細
な構成を示す。ローパスフィルター１７ａは、ｑ軸電圧
指令値ｖq^＊、ｄ軸電流指令値ｉd^＊およびｑ軸電流指令
値ｉq^＊の直流成分ｖq_lpf、ｉd_lpf、ｉq_lpfを抽出す
るための低域通過フィルターである。誘起電圧演算部１
７ｂは、磁石磁束φmhの高次高調波成分（この実施の形
態では５次高調波成分）から推定した磁石温度Ｔmagと
モーター角速度ωeとに基づいて、磁石磁束φmhの基本
波成分による誘起電圧ｅq0を求める。具体的には、モー
ター角速度と磁石磁束に対する誘起電圧の特性テーブル
を作成して記憶しておき、このテーブルからモーター角
速度ωeと磁石磁束φmhに対応する誘起電圧ｅq0を表引
き演算する。

【００３７】ｄ軸磁束演算部１７ｃは、ｄ軸電流の直流
成分ｉd_lpfとｑ軸電流の直流成分ｉq_lpfに基づいてｄ
軸磁束φdlを求める。具体的には、ｄｑ軸電流の直流成
分に対するｄ軸磁束の特性テーブルを作成して記憶して
おき、このテーブルからｄｑ軸電流の直流成分ｉd_lp
f、ｉq_lpfに対応するｄ軸磁束φdlを表引き演算する。
コイル抵抗演算部１７ｄは、磁石磁束φmhの基本波成分
による誘起電圧ｅq0、モーター角速度ωe、ｑ軸電圧の
直流成分ｖq_lpfおよびｄ軸磁束φdlに基づいて次式に
よりコイル抵抗Ｒを演算する。

【数１７】 Ｒ＝（ｖq_lpf−ｅq0−ωe・φdl）／ｉq_lpf コイル温度演算部１７ｅは、予め検出して作成したコイ
ル抵抗に対するコイル温度のテーブルから、コイル抵抗
Ｒに対応するコイル温度Ｔrを表引き演算し、コイル温
度Ｔrを推定する。

【００３８】電流抑制判断部１８は、推定した磁石温度
Ｔmagが永久減磁を生じる温度を超えているか、また推
定したコイル温度Ｔrが許容温度を超えているかを判断
し、推定温度が許容値を超えている場合にはトルク制御
部１へモータートルクすなわちモーター電流の低減指令
を送る。モーター電流の低減指令を受信したトルク制御
部１は、ｄｑ軸電流指令値（基本波電流指令値）ｉ
d^＊、ｉq^＊を低減する。なお、この実施の形態ではｄh
ｑh軸電流指令値ｉdh^＊、ｉqh^＊をともに０としている
ので、これらの値は変更しない。

【００３９】このように第２の実施の形態によれば、永
久磁石の推定温度Ｔmag、モーター角速度ωe、基本波電
圧指令値ｖq^＊および基本波電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊に
基づいてモーターＭのコイル温度Ｔrを推定し、コイル
温度Ｔrの上昇に応じて基本波電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊
を低減するようにしたので、正確なコイル温度Ｔrを推
定することができ、モーターコイルの焼損を防止するこ
とができる。

【００４０】特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態
の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、
減算器３ａ、３ｂ、ｄｑ軸電流制御部４および３相／ｄ
ｑ変換部１３が基本波電流制御手段を、減算器５ａ、５
ｂ、ｄhｑh軸電流制御部６、ハイパスフィルター１４、
ｄｑ／ｄhｑh変換部１５およびｄhｑh／ｄｑ変換部７が
高調波電流制御手段を、ｄhｑh／ｄｑ変換部７、加算器
８ａ、８ｂおよびｄｑ／３相変換部９が交流電圧制御手
段を、エンコーダーＰＳおよび位相・速度計算部１１が
速度検出手段を、磁束温度推定部１６が磁束演算手段、
磁石温度推定手段および出力調節手段を、電力変換装置
１０が駆動手段を、モーターＭが同期機をそれぞれ構成
する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、
各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

【００４１】なお、上述した一実施の形態では５次高調
波成分の磁石磁束φmhによる誘起電圧ｅphを演算して磁
石温度Ｔmagを推定する例を示したが、５次以外の次数
の高調波成分の磁石磁束φmhによる誘起電圧ｅphを演算
して磁石温度Ｔmagを推定してもよい。

【００４２】また、上述した一実施の形態ではｄｑ軸座
標系の基本波電流指令値ｉd^＊、ｉq ^＊を低減してモータ
ー出力を低減する例を示したが、モーター出力の低減方
法は上述した一実施の形態の方法に限定されず、例えば
モータートルク指令値Ｔe^＊を低減してよいし、あるい
は３相交流電流指令値ｖu^＊、ｖv^＊、ｖw^＊を低減して
もよい。

【００４３】さらに、上述した一実施の形態では磁石温
度Ｔmagに応じてｄｑ軸座標系における基本波電流指令
値ｉd^＊、ｉq^＊を制御することによってモーター出力を
調節する例を示したが、磁石温度Ｔmagに応じたモータ
ー出力の調節方法は上述した一実施の形態の調節方法に
限定されず、例えば磁石温度Ｔmagに応じてモータート
ルク指令値Ｔe^＊を調節してもよいし、あるいは磁石温
度Ｔmagに応じて３相交流電流指令値ｖu^＊、ｖv^＊、ｖw
^＊を調節してもよい。

【００４４】上述した一実施の形態では埋め込み磁石式
モーター（ＩＰＭモーター）を例に上げて説明したが、
本願発明は埋め込み磁石式以外の例えば表面磁石式交流
同期電動機（ＳＰＭ）および発電機などの、あらゆる種
類の磁石を使用した交流同期電動機および発電機に適用
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態の構成を示す図である。

【図２】 第１の実施の形態の磁石温度推定部の構成を
示す図である。

【図３】 第２の実施の形態の構成を示す図である。

【図４】 第２の実施の形態の磁石温度推定部の構成を
示す図である。

【図５】 第２の実施の形態の抵抗温度推定部の構成を
示す図である。

【符号の説明】

１ トルク制御部 ２ 非干渉制御部 ３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂ 減算器 ４ ｄｑ軸電流制御部 ６ ｄhｑh軸電流制御部 ７ ｄhｑh／ｄｑ変換部 ８ａ、８ｂ 加算器 ９ ｄｑ／３相変換部 １０ 電力変換装置 １１ 位相・速度計算部 １２ 電流検出部 １３ ３相／ｄｑ変換部 １４ ハイパスフィルター １５ ｄｑ／ｄhｑh変換部 １６、１６Ａ 磁石温度推定部 １６ａ、１６ｅ ローパスフィルター １６ｂ、１６ｄ 誘起電圧演算部 １６ｃ、１６ｆ 磁石温度演算部 １７ 抵抗温度推定部 １７ａ ローパスフィルター １７ｂ 誘起電圧演算部 １７ｃ ｄ軸磁束演算部 １７ｄ コイル抵抗演算部 １７ｅ コイル温度演算部 １８ 電流抑制判断部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H560 BB04 BB12 DA07 DB07 DB20 DC01 DC12 JJ06 JJ16 TT15 XA13 5H576 DD07 EE01 JJ03 JJ04 LL07 LL22 LL41 MM06 MM12

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ローターに永久磁石を用いた同期機に交流
   電圧を印加して駆動する駆動手段と、 前記同期機に流れる電流の基本波成分に同期して回転す
   る直交座標系において、前記同期機の基本波電流をその
   指令値に一致させるための基本波電圧指令値を演算する
   基本波電流制御手段と、 前記同期機に流れる電流の基本波成分の周波数の整数倍
   の周波数で回転する直交座標系において、前記同期機の
   高調波電流をその指令値に一致させるための高調波電圧
   指令値を演算する高調波電流制御手段と、 前記基本波電圧指令値と前記高調波電圧指令値とに基づ
   いて前記同期機に印加する交流電圧の指令値を演算する
   交流電圧制御手段とを備えた同期機の制御装置であっ
   て、 前記同期機の回転速度を検出する速度検出手段と、 前記回転速度、前記基本波電流またはその指令値、およ
   び前記高調波電圧指令値に基づいて前記永久磁石による
   電機子鎖交磁束を演算する磁束演算手段と、 電機子鎖交磁束に対する永久磁石温度のテーブルを参照
   して前記電機子鎖交磁束演算値に対する前記永久磁石の
   温度を推定する磁石温度推定手段と、 前記永久磁石の推定温度に応じて前記同期機の出力を調
   節する出力調節手段とを備えることを特徴とする同期機
   の制御装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の同期機の制御装置におい
   て、 前記出力調節手段は、前記永久磁石の推定温度が許容温
   度を超えたときは、前記同期機の出力を低減することを
   特徴とする同期機の制御装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の同期機の
   制御装置において、 前記磁束演算手段は、前記高調波電流制御手段が前記高
   調波電流指令値を０にして高調波電流制御を行う場合の
   前記永久磁石による誘起電圧の高調波成分を演算し、前
   記誘起電圧の高調波成分と前記同期機の回転速度とに基
   づいて電機子鎖交磁束を演算することを特徴とする同期
   機の制御装置。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかの項に記載の同期
   機の制御装置において、 前記永久磁石の推定温度、前記同期機の回転速度、前記
   基本波電圧指令値および前記基本波電流指令値に基づい
   て前記同期機のコイル温度を推定するコイル温度推定手
   段を備え、 前記出力調節手段は、前記推定コイル温度の上昇に応じ
   て前記同期機の出力をを低減することを特徴とする同期
   機の制御装置。