JP2005160287A - 回転位置角推定方法及び回転位置角推定装置、並びにモータの制御方法及びモータの制御装置 - Google Patents

回転位置角推定方法及び回転位置角推定装置、並びにモータの制御方法及びモータの制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】突極モータが低速度で回転する領域においても、誤差を小さくして回転位置角を推定する。
【解決手段】電圧指令値ｖ* １，α，ｖ* １，βと高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βとを重畳してインバータ５に入力する。３／２相変換部６は、インバータ５から検出される電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ及び電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを相変換して電圧ｖα，ｖβ及び電流ｉα，ｉβを求める。λｄ演算部１１は電圧ｖα，ｖβと電流ｉα，ｉβ、突極モータ２のｑ軸インダクタンスＬｑとに基づいて磁束鎖交数λｄ，α，λｄ，βを求め、ＢＰＦ部１２は前記磁束鎖交数を角周波数ωｈ近傍で濾波して高周波成分λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，βを求め、識別信号発生部１５はｄ軸電流の高周波成分ｉｄｈを求め、位置角演算部１３は高周波成分λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β，ｉｄｈから突極モータ２の回転位置角θｒｅを推定にて求める。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転位置角推定方法及び回転位置角推定装置、並びにモータの制御方法及びモータの制御装置に関し、例えばインバータ制御に適用することができる。
誘導モータに比して効率良く運転できるモータは、回転子に永久磁石が採用されており、例えばブラシレスＤＣモータが広く用いられている。ブラシレスＤＣモータには、回転子が突極性を有するものとそうでないものとがある。いずれにしても、このブラシレスＤＣモータを効率良く動作させるために、回転位置角に応じてトルクを制御する等、回転位置に同期した電圧・電流の制御が必要とされる。回転位置角は、例えばモータに位置センサを設けることで検出することができるが、コストの増加や装置の大型化等の問題を生じるため、あまり実用的でない。
そこで従来から、センサレスのブラシレスＤＣモータについて回転位置角を推定する方法が開発されている。回転位置角を推定する方法として、回転子が非突極な場合には誘起電圧を用いる方法や軸誤差を演算する方法等が、また回転子が突極性を有する場合には突極性を用いる方法等が提案されている。
なお、本発明に関連する技術が非特許文献１〜３に示されている。
上野勝実、他３名，「リラクタンスモータの回転子位置センサレスベクトル制御法」，平成６年電気学会産業応用部門全国大会論文集，Ｎｏ１６，１９９４年，ｐ．５９−ｐ．６４ 陳志謙、他３名，「突極型ブラシレスＤＣモータのセンサレス位置推定法と安定性の検討」，平成１０年電気学会産業応用部門全国大会論文集，Ｎｏ．５９，１９９８年，ｐ．１７９−１８２ マラコンダイア ナイデュ（Malakondaiah Naidu）、他１名，「ローター ポジション エスティメイション スケム オブ ア パーマネント マグネット シンクロナス マシン フォー ハイ パフォーマンス ヴァリアブル スピード ドライブ（Rotor Position Estimation Scheme of a Permanent Magnet Synchronous Machine for High Performance Variable Speed Drive）」，アイイーイーイー アイエイエス アニュアル カンファレンス レコード（IEEE IAS Annual conference record），１９９２年，ｐ．４８−ｐ．５３
回転子が突極性を有するブラシレスＤＣモータ（以下「突極モータ」と称す）について、式（１）で表される突極モータの電圧方程式を用いて回転位置角を求める。ここで、Ｒは突極モータの抵抗、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、Ｋｅは誘起電圧定数、ｐは時間微分演算子、ｖα，ｖβはα軸電圧，β軸電圧、ｉα，ｉβはα軸電流，β軸電流、ｉｄはｄ軸電流、θｒｅは回転位置角をそれぞれ表す。
Figure 2005160287
式（１）について右辺第１項を左辺へ以降した後、両辺を積分することで、式（２）が求められる。ここでλｄ，α，λｄ，βは、磁束鎖交数であって、式（３）で表される。式（３）を用いて（λｄ，β／λｄ，α）を計算して逆正接を求めることで回転位置角θｒｅを推定することができる（式（４））。ここで下付きで示される（α，β）及び（ｄ，ｑ）は、図１８で示される固定軸と、Ｎ極とＳ極を有する回転子と同期して回転する座標軸とをそれぞれ示す。この従来の手法は、例えば非特許文献２に紹介されている。
Figure 2005160287
Figure 2005160287
Figure 2005160287
突極モータが低速度で回転する領域においては突極モータの端子電圧が低下し、例えば以下に述べる理由によって、回転位置角θｒｅに推定誤差を生じる。さらには、突極モータの低速度側の許容範囲を越えて突極モータが低速度になると、突極モータは脱調や異常停止等に至る。
例えばインバータ駆動の場合、デッドタイムの影響で指令電圧と実電圧に誤差が生じる。特に突極モータの端子電圧が低い場合には、パルス幅が狭くなり誤差が無視できなくなる。このため、回転位置角θｒｅに推定誤差を生じる。これを回避するために、電圧検出用のトランスもしくはアイソレーションアンプ等を設けて、突極モータの端子電圧を精度良く検出することもできるが、コストがかかることや装置が大型化すること等からあまり望ましくない。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、突極モータが低速度で回転する領域においても、誤差を小さくして回転位置角を推定することを目的とする。
この発明の請求項１にかかる回転位置角推定方法は、突極性を有するモータの回転位置角（θｒｅ）を推定する方法であって、（ａ）電圧指令値（ｖ* １，α，ｖ* １，β）と、前記電圧指令値よりも大きな角周波数（ωｈ）を有する高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）とを重畳して、第２の電圧指令値（ｖ* α，ｖ* β）を得るステップと、（ｂ）前記第２の電圧指令値に基づいてインバータ（５）から前記モータに入力される電圧（ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ）及び電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を、固定座標系で求めるステップと、（ｃ）前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）とに基づいて、前記回転位置角を求めるステップとを備え、前記ステップ（ｃ）では、（ｃ−１）前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）と、前記モータのインダクタンス（Ｌｑ；Ｌｄ）とに基づいて磁束鎖交数（λｄ，α，λｄ，β；λｑ，α，λｑ，β）を求めるステップと、（ｃ−２）前記磁束鎖交数を前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β；λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求めるステップと、（ｃ−３）前記角周波数近傍の角周波数を有する第２の高周波成分（ｉｄｈ；ｉｑｈ）を求めるステップと、（ｃ−４）前記第１の高周波成分と前記第２の高周波成分とから前記回転位置角（θｒｅ）を求めるステップとを行う。
この発明の請求項２にかかる回転位置角推定方法は、請求項１記載の回転位置角推定方法であって、前記ステップ（ｃ−３）は、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）を前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標に変換して、前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、前記第２の高周波成分（ｉｄｈ；ｉｑｈ）を求める。
この発明の請求項３にかかる回転位置角推定方法は、請求項１記載の回転位置角推定方法であって、前記ステップ（ｃ−３）は、前記高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）の位相（θｈ）に基づいて前記第２の高周波成分（ｉｄｈ；ｉｑｈ）を求める。
この発明の請求項４にかかる回転位置角推定方法は、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法であって、前記ステップ（ｃ−４）は、前記第２の高周波成分（ｉｄｈ；ｉｑｈ）の符号に基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を選定するステップを更に含む。
この発明の請求項５にかかる回転位置角推定方法は、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法であって、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記回転座標のｄ軸への成分（ｉｄｈ）を求め、これらに基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を求める。
この発明の請求項６にかかる回転位置角推定方法は、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法であって、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記回転座標のｑ軸への成分（ｉｑｈ）を求め、これらに基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を求める。
この発明の請求項７にかかる回転位置角推定方法は、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法であって、前記ステップ（ｃ）において、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸に直交するｄ軸方向への成分（ｉｄｈ）を求め、これらに基づいて第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）が求められ、前記モータのインダクタンスのうち、前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸方向への成分（ｉｑｈ）を求め、これらに基づいて第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が求められ、前記モータのインダクタンスのうち前記ｄ軸方向への成分を採用して得られた前記第１の高周波成分の振幅（｜λｑ，ｈ｜）に対する、前記モータのインダクタンスのうち前記ｑ軸方向への成分を採用して得られた前記第１の高周波成分の振幅（｜λｄ，ｈ｜）の比である振幅比（γ１）を求め、前記振幅比が所定値（Ｊ１）よりも大きい時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角（θｒｅ）とし、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする。
この発明の請求項８にかかる回転位置角推定方法は、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法であって、前記ステップ（ｃ）において、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸に直交するｄ軸方向への成分（ｉｄｈ）を求め、これらに基づいて第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）が求められ、前記モータのインダクタンスのうち、前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸方向への成分（ｉｑｈ）を求め、これらに基づいて第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が求められ、前記第２の高周波成分の前記ｑ軸方向への成分（ｉｑｈ）の振幅に対する、前記第２の高周波成分の前記ｄ軸方向への成分（ｉｄｈ）の振幅の比である振幅比（γ２）を求め、前記振幅比が所定値（Ｊ２）よりも大きい時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記比が前記所定値よりも小さい時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする。
この発明の請求項９にかかる回転位置角推定方法は、請求項８記載の回転位置角推定方法であって、前記所定値は、前記モータのインダクタンスの前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）に対する前記ｑ軸方向への成分（Ｌｑ）の比である。
この発明の請求項１０にかかる回転位置角推定方法は、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法であって、前記ステップ（ｃ）において、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸に直交するｄ軸方向への成分（ｉｄｈ）を求め、これらに基づいて第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）が求められ、前記モータのインダクタンスのうち、前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸方向への成分（ｉｑｈ）を求め、これらに基づいて第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が求められ、前記第２の高周波成分の前記固定座標系での位相（θｉｈ）に基づいて、前記第１の回転位置角候補及び前記第２の回転位置角候補のどちらか一方を選択して、前記回転位置角とする。
この発明の請求項１１にかかる回転位置角推定方法は、請求項１０記載の回転位置角推定方法であって、前記位相（θｉｈ）は、前記高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）の前記固定座標系での位相から９０°を差し引いた値である。
この発明の請求項１２にかかる回転位置角推定方法は、請求項１０または請求項１１記載の回転位置角推定方法であって、前記第２の高周波成分の前記ｑ軸方向への第１成分（ｉｑｈ）と、前記第２の高周波成分の前記ｄ軸方向への第２成分（ｉｄｈ）とを予め求め、前記第１成分の振幅（｜ｉｑｈ｜）に対する前記第２成分の振幅（｜ｉｄｈ｜）の振幅比を求め、前記振幅比が所定値よりも大きい時の第１の位相領域（Ｓ１）と、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時の第２の位相領域（Ｓ２）とを求め、前記位相が前記第１の位相領域内にある時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記位相が前記第２の位相領域内にある時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする。
この発明の請求項１３にかかる回転位置角推定方法は、請求項１２記載の回転位置角推定方法であって、前記第２の高周波成分の前記ｑ軸方向への第１成分（ｉｑｈ）と、前記第２の高周波成分の前記ｄ軸方向への第２成分（ｉｄｈ）は、前記モータの突極比及び前記高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）から求める。
この発明の請求項１４にかかる回転位置角推定方法は、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法であって、前記ステップ（ｃ）において、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸に直交するｄ軸方向への成分（ｉｄｈ）を求め、これらに基づいて第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）が求められ、前記モータのインダクタンスのうち、前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸方向への成分（ｉｑｈ）を求め、これらに基づいて第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が求められ、予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）と前記第１の回転位置角候補との差の絶対値を、第１誤差（εｄ）として求め、前記予め求められた前記回転位置角と前記第２の回転位置角候補との差の絶対値を、第２誤差（εｑ）として求め、前記第１誤差が前記第２誤差よりも小さい時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記第１誤差が前記第２誤差よりも大きい時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする。
この発明の請求項１５にかかる回転位置角推定方法は、突極性を有するモータの回転位置角（θｒｅ）を推定する方法であって、（ａ）電圧指令値（ｖ* １，α，ｖ* １，β）と、前記電圧指令値よりも大きな角周波数（ωｈ）を有する高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）とを重畳して、第２の電圧指令値（ｖ* α，ｖ* β）を得るステップと、（ｂ）前記第２の電圧指令値に基づいてインバータ（５）から前記モータに入力される電圧（ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ）及び電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を、固定座標系で求めるステップと、（ｃ）前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）とに基づいて、前記回転位置角を求めるステップとを備え、前記ステップ（ｃ）では、（ｃ−１）前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）と、前記モータのインダクタンス（Ｌｑ；Ｌｄ）とに基づいて磁束鎖交数（λｄ，α，λｄ，β；λｑ，α，λｑ，β）を求めるステップと、（ｃ−２）前記磁束鎖交数を前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β；λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求めるステップと、（ｃ−３）前記第１の高周波成分から多値で求まる前記回転位置角（θｒｅ）を、予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）に基づいて一つ選定するステップとを行う。
この発明の請求項１６にかかる回転位置角推定方法は、請求項１５記載の回転位置角推定方法であって、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を求める。
この発明の請求項１７にかかる回転位置角推定方法は、請求項１５記載の回転位置角推定方法であって、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を求める。
この発明の請求項１８にかかる回転位置角推定方法は、請求項１５乃至請求項１７のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法であって、前記ステップ（ｃ）において、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）が求められ、前記モータのインダクタンスのうち、前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸方向への成分（ｉｑｈ）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が求められ、前記モータのインダクタンスのうち前記ｄ軸方向への成分を採用して得られた前記第１の高周波成分の振幅（｜λｑ，ｈ｜）に対する、前記モータのインダクタンスのうち前記ｑ軸方向への成分を採用して得られた前記第１の高周波成分の振幅（｜λｄ，ｈ｜）の比である振幅比（γ１）を求め、前記振幅比が所定値（Ｊ１）よりも大きい時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角（θｒｅ）とし、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする。
この発明の請求項１９にかかる回転位置角推定方法は、請求項１５乃至請求項１７のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法であって、前記ステップ（ｃ）において、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）が求められ、前記モータのインダクタンスのうち、前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が求められ、前記第２の高周波成分の前記固定座標系での位相（θｉｈ）に基づいて、前記第１の回転位置角候補及び前記第２の回転位置角候補のどちらか一方を選択して、前記回転位置角とする。
この発明の請求項２０にかかる回転位置角推定方法は、請求項１９記載の回転位置角推定方法であって、前記位相（θｉｈ）は、前記高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）の前記固定座標系での位相から９０°を差し引いた値である。
この発明の請求項２１にかかる回転位置角推定方法は、請求項１９または請求項２０記載の回転位置角推定方法であって、前記第２の高周波成分の前記ｑ軸方向への第１成分（ｉｑｈ）と、前記第２の高周波成分の前記ｄ軸方向への第２成分（ｉｄｈ）とを予め求め、前記第１成分の振幅（｜ｉｑｈ｜）に対する前記第２成分の振幅（｜ｉｄｈ｜）の振幅比を求め、前記振幅比が所定値よりも大きい時の第１の位相領域（Ｓ１）と、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時の第２の位相領域（Ｓ２）とを求め、前記位相が前記第１の位相領域内にある時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記位相が前記第２の位相領域内にある時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする。
この発明の請求項２２にかかる回転位置角推定方法は、請求項２１記載の回転位置角推定方法であって、前記第２の高周波成分の前記ｑ軸方向への第１成分（ｉｑｈ）と、前記第２の高周波成分の前記ｄ軸方向への第２成分（ｉｄｈ）は、前記モータの突極比及び前記高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）から求める。
この発明の請求項２３にかかる回転位置角推定方法は、請求項１５乃至請求項１７のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法であって、前記ステップ（ｃ）において、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）が求められ、前記モータのインダクタンスのうち、前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角とに基づいて第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が求められ、前記予め求められた前記回転位置角と前記第１の回転位置角候補との差の絶対値を、第１誤差（εｄ）として求め、前記予め求められた前記回転位置角と前記第２の回転位置角候補との差の絶対値を、第２誤差（εｑ）として求め、前記第１誤差が前記第２誤差よりも小さい時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記第１誤差が前記第２誤差よりも大きい時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする。
この発明の請求項２４にかかるモータの制御方法は、請求項１乃至請求項２３のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法を用いて得られた前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて、前記電圧指令値（ｖ* １，α，ｖ* １，β）が求められる。
この発明の請求項２５にかかる回転位置角推定装置は、回転位置角推定部（１ａ；１ｂ；２ａ；２ｂ）と、高周波電圧発生部（３）と、電流制御部（４）と、加算器（３４）と、インバータ（５）と、相変換部（６）とを備え、前記電流制御部は電圧指令値（ｖ* １，α，ｖ* １，β）を発生し、前記高周波電圧発生部は前記電圧指令値よりも大きな角周波数（ωｈ）を有する高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）を発生し、前記加算器は、前記高周波電圧の指令値と前記電圧指令値とを重畳し、これを第２の電圧指令値（ｖ* α，ｖ* β）として出力し、前記相変換部は、第２の電圧指令値に基づいてインバータ（５）から前記モータに入力される電圧（ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ）及び電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を、固定座標系で求め、前記回転位置角推定部は、前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）とに基づいて、前記モータの回転位置角（θｒｅ）を求め、前記回転位置角推定部は、前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）と、前記モータのインダクタンス（Ｌｑ；Ｌｄ）とに基づいて磁束鎖交数（λｄ，α，λｄ，β；λｑ，α，λｑ，β）を求める第１の演算部（１１；２１）と、前記磁束鎖交数を前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β；λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求めるバンドパスフィルタ（１２；２２）と、前記角周波数近傍の角周波数を有する第２の高周波成分（ｉｄｈ；ｉｑｈ）を求める第２の演算部（１５；１６；２５；２６）と、前記第１の高周波成分と前記第２の高周波成分から前記回転位置角（θｒｅ）を求める第３の演算部（１３；２３）とを有する。
この発明の請求項２６にかかる回転位置角推定装置は、請求項２５記載の回転位置角推定装置であって、前記第２の演算部（１５；２５）は、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）を、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標に変換する変換部（１５１；２５１）と、前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、前記第２の高周波成分（ｉｄｈ；ｉｑｈ）を求めるバンドパスフィルタ（１５２；２５２）とを備える。
この発明の請求項２７にかかる回転位置角推定装置は、請求項２５記載の回転位置角推定装置であって、前記第２の演算部（１６；２６）は、前記高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）の位相（θｈ）に基づいて前記第２の高周波成分（ｉｄｈ；ｉｑｈ）を求める。
この発明の請求項２８にかかる回転位置角推定装置は、請求項２５乃至請求項２７のいずれか一つに記載の回転位置角推定装置であって、前記第３の演算部（１３；２３）は、前記第２の高周波成分（ｉｄｈ；ｉｑｈ）の符号に基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を選定する選定部（１３４；２３４）を更に含む。
この発明の請求項２９にかかる回転位置角推定装置は、請求項２５乃至請求項２８のいずれか一つに記載の回転位置角推定装置であって、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記回転座標のｄ軸への成分（ｉｄｈ）を求め、これらに基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を求める。
この発明の請求項３０にかかる回転位置角推定装置は、請求項２５乃至請求項２８のいずれか一つに記載の回転位置角推定装置であって、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記回転座標のｑ軸への成分（ｉｑｈ）を求め、これらに基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を求める。
この発明の請求項３１にかかる回転位置角推定装置は、第１の回転位置角推定部（１ａ；１ｂ）と、第２の回転位置角推定部（２ａ；２ｂ）と、高周波電圧発生部（３）と、電流制御部（４）と、加算器（３４）と、インバータ（５）と、相変換部（６）と、選択部（８１）とを備え、前記電流制御部は電圧指令値（ｖ* １，α，ｖ* １，β）を発生し、前記高周波電圧発生部は前記電圧指令値よりも大きな角周波数（ωｈ）を有する高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）を発生し、前記加算器は、前記高周波電圧の指令値と前記電圧指令値とを重畳し、これを第２の電圧指令値（ｖ* α，ｖ* β）として出力し、前記相変換部は、第２の電圧指令値に基づいてインバータ（５）から前記モータに入力される電圧（ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ）及び電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を、固定座標系で求め、前記第１の回転位置角推定部は、前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）と、前記モータのインダクタンスのうち、回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）とに基づいて第１の磁束鎖交数（λｄ，α，λｄ，β）を求める第１の演算部（１１）と、前記第１の磁束鎖交数を前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、前記第１の磁束鎖交数の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求めるバンドパスフィルタ（１２）と、前記角周波数近傍の角周波数を有する第２の高周波成分として、前記ｑ軸方向に直交するｄ軸方向への第１成分（ｉｄｈ）を求める第２の演算部（１５；１６）と、前記第１の磁束鎖交数の前記高周波成分と、前記第２の高周波成分の前記第１成分とに基づいて第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）を求める第３の演算部（１３）とを有し、前記第２の回転位置角推定部は、前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）と、前記モータのインダクタンスのうち前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）とに基づいて第２の磁束鎖交数（λｑ，α，λｑ，β）を求める第４の演算部（２１）と、前記磁束鎖交数を前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、前記第２の磁束鎖交数の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求めるバンドパスフィルタ（２２）と、前記角周波数近傍の角周波数を有する第２の高周波成分として、前記ｑ軸方向への第２成分（ｉｑｈ）を求める第５の演算部（２５；２６）と、前記第２の磁束鎖交数の前記高周波成分と、前記第２の高周波成分の前記第２成分とに基づいて第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）を求める第６の演算部（２３）と
を有し、前記選択部は、前記第１の回転位置角候補及び前記第２の回転位置角候補のいずれか一方を、前記回転位置角として選択する。
この発明の請求項３２にかかる回転位置角推定装置は、回転位置角推定部（１ａ；１ｂ；２ａ；２ｂ）と、高周波電圧発生部（３）と、電流制御部（４）と、加算器（３４）と、インバータ（５）と、相変換部（６）とを備え、前記電流制御部は電圧指令値（ｖ* １，α，ｖ* １，β）を発生し、前記高周波電圧発生部は前記電圧指令値よりも大きな角周波数（ωｈ）を有する高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）を発生し、前記加算器は、前記高周波電圧の指令値と前記電圧指令値とを重畳し、これを第２の電圧指令値（ｖ* α，ｖ* β）として出力し、前記相変換部は、第２の電圧指令値に基づいてインバータ（５）から前記モータに入力される電圧（ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ）及び電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を、固定座標系で求め、前記回転位置角推定部は、前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）とに基づいて、前記モータの回転位置角（θｒｅ）を求め、前記回転位置角推定部は、前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）と、前記モータのインダクタンス（Ｌｑ；Ｌｄ）とに基づいて磁束鎖交数（λｄ，α，λｄ，β；λｑ，α，λｑ，β）を求める第１の演算部（１１；２１）と、前記磁束鎖交数を前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β；λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求めるバンドパスフィルタ（１２；２２）と、予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）が与えられ、前記第１の高周波成分から多値で求まる前記回転位置角（θｒｅ）を、前記予め求められた前記回転位置角に基づいて一つ選定する第２の演算部（１７；２７）とを有する。
この発明の請求項３３にかかる回転位置角推定装置は、請求項３２記載の回転位置角推定装置であって、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を求める。
この発明の請求項３４にかかる回転位置角推定装置は、請求項３２記載の回転位置角推定装置であって、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を求める。
この発明の請求項３５にかかる回転位置角推定装置は、第１の回転位置角推定部（１ａ；１ｂ）と、第２の回転位置角推定部（２ａ；２ｂ）と、高周波電圧発生部（３）と、電流制御部（４）と、加算器（３４）と、インバータ（５）と、相変換部（６）と、選択部（８１）とを備え、前記電流制御部は電圧指令値（ｖ* １，α，ｖ* １，β）を発生し、前記高周波電圧発生部は前記電圧指令値よりも大きな角周波数（ωｈ）を有する高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）を発生し、前記加算器は、前記高周波電圧の指令値と前記電圧指令値とを重畳して、これを第２の電圧指令値（ｖ* α，ｖ* β）として出力し、前記相変換部は、第２の電圧指令値に基づいてインバータ（５）から前記モータに入力される電圧（ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ）及び電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を、固定座標系で求め、前記第１の回転位置角推定部は、前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）と、前記モータのインダクタンスのうち、回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）とに基づいて第１の磁束鎖交数（λｄ，α，λｄ，β）を求める第１の演算部（１１）と、前記第１の磁束鎖交数を前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、前記第１の磁束鎖交数の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求めるバンドパスフィルタ（１２）と、予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）が与えられ、前記第１の高周波成分から多値で求まる前記回転位置角（θｒｅ）を、前記予め求められた前記回転位置角に基づいて一つ選定する第２の演算部（１７）とを有し、前記第２の回転位置角推定部は、前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）と、前記モータのインダクタンスのうち前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）とに基づいて第２の磁束鎖交数（λｑ，α，λｑ，β）を求める第３の演算部（２１）と、前記磁束鎖交数を前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、前記第２の磁束鎖交数の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求めるバンドパスフィルタ（２２）と、前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）が与えられ、前記第１の高周波成分から多値で求まる前記回転位置角（θｒｅ）を、前記予め求められた前記回転位置角に基づいて一つ選定する第４の演算部（２７）とを有し、前記選択部は、前記第１の回転位置角候補及び前記第２の回転位置角候補のいずれか一方を、前記回転位置角として選択する。
この発明の請求項３６にかかる回転位置角推定装置は、請求項３１または請求項３５記載の回転位置角推定装置であって、前記選択部（８１）は、第１の振幅計算部（８１１ａ）と、第２の振幅計算部（８１１ｂ）と、振幅比計算部（８１２）と、判定部（８１３）とを有し、前記第１の振幅計算部は、前記第１の磁束鎖交数の前記高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）が与えられて、前記第１の磁束鎖交数の前記高周波成分の第１振幅（｜λｄ，ｈ｜）を求め、前記第２の振幅計算部は、前記第２の磁束鎖交数の前記高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）が与えられて、前記第２の磁束鎖交数の前記高周波成分の第２振幅（｜λｑ，ｈ｜）を求め、前記振幅比計算部は、前記第２振幅に対する前記第１振幅の振幅比（γ１）を求め、前記判定部は、前記第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）及び前記第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が与えられ、前記振幅比が所定値（Ｊ１）よりも大きい時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする。
この発明の請求項３７にかかる回転位置角推定装置は、請求項３１記載の回転位置角推定装置であって、前記選択部（８１）は、第１の振幅計算部（８１４ａ）と、第２の振幅計算部（８１４ｂ）と、振幅比計算部（８１５）と、判定部（８１６）とを有し、前記第１の振幅計算部は、前記第２の高周波成分の前記第１成分（ｉｄｈ）が与えられ、前記第１成分の第１振幅（｜ｉｄｈ｜）を求め、前記第２の振幅計算部は、前記第２の高周波成分の前記第２成分（ｉｑｈ）が与えられ、前記第２成分の第２振幅（｜ｉｑｈ｜）を求め、前記振幅比計算部は、前記第２振幅に対する前記第１振幅の振幅比（γ２）を求め、前記判定部は、前記第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）及び前記第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が与えられ、前記振幅比が所定値（Ｊ２）よりも大きい時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする。
この発明の請求項３８にかかる回転位置角推定装置は、請求項３７記載の回転位置角推定装置であって、前記所定値は、前記モータのインダクタンスの前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）に対する前記ｑ軸方向への成分（Ｌｑ）の比である。
この発明の請求項３９にかかる回転位置角推定装置は、請求項３１または請求項３５記載の回転位置角推定装置であって、前記選択部（８１）は、位相計算部（８１７）と、判定部（８１８）とを有し、前記位相計算部は、前記第２の高周波成分の前記固定座標系での位相（θｉｈ）を求め、前記判定部は、前記第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）及び前記第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が与えられ、前記位相の値に従って、前記第１の回転位置角候補及び前記第２の回転位置角候補のどちらか一方を前記回転位置角とする。
この発明の請求項４０にかかる回転位置角推定装置は、請求項３９記載の回転位置角推定装置であって、前記位相（θｉｈ）は、前記高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）の前記固定座標系での位相から９０°を差し引いた値である。
この発明の請求項４１にかかる回転位置角推定装置は、請求項３９または請求項４０記載の回転位置角推定装置であって、前記判定部（８１８）は、前記位相（θｉｈ）が第１の位相領域（Ｓ１）内にある時には、前記第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）を前記回転位置角（θｒｅ）とし、前記位相が前記第２の位相領域（Ｓ２）内にある時には、前記第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）を前記回転位置角とし、前記第１の位相領域は、振幅比が所定値よりも大きく、前記第２の位相領域は、前記振幅比が前記所定値よりも小さく、前記振幅比は、前記第２の高周波成分の前記ｑ軸方向への第１成分（ｉｑｈ）の振幅（｜ｉｑｈ｜）に対する、前記第２の高周波成分の前記ｄ軸方向への第２成分（ｉｄｈ）の振幅（｜ｉｄｈ｜）の比である。
この発明の請求項４２にかかる回転位置角推定装置は、請求項４１記載の回転位置角推定装置であって、前記第２の高周波成分の前記ｑ軸方向への第１成分（ｉｑｈ）及び前記第２の高周波成分の前記ｄ軸方向への第２成分（ｉｄｈ）には、前記モータの突極比及び前記高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）から求まる電流の前記ｑ軸方向の成分及び前記ｄ軸方向の成分がそれぞれ採用される。
この発明の請求項４３にかかる回転位置角推定装置は、請求項３１または請求項３５記載の回転位置角推定装置であって、前記選択部（８１）は、記憶部（８１９）と、第１の誤差計算部（８２０ａ）と、第２の誤差計算部（８２０ｂ）と、判定部（８２１）とを有し、前記記憶部は、予め求められた回転位置角（θｒｅ１）を記憶し、前記第１の誤差計算部は、前記第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）及び前記予め求められた前記回転位置角が与えられ、前記回転位置角と前記第１の回転位置角候補との差の絶対値を第１誤差（εｄ）として求め、前記第２の誤差計算部は、前記第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）及び前記予め求められた前記回転位置角が与えられ、前記回転位置角と前記第２の回転位置角候補との差の絶対値を第２誤差（εｑ）として求め、前記判定部は、前記第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）及び前記第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が与えられ、前記第１誤差が前記第２誤差よりも小さい時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角（θｒｅ）とし、前記第１誤差が前記第２誤差よりも大きい時には、前記第２の回転位置角を前記回転位置角とする。
この発明の請求項４４にかかるモータの制御装置は、請求項２５乃至請求項４３のいずれか一つに記載の回転位置角推定装置を用いて得られた前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて、前記電流制御部（４）が前記電圧指令値（ｖ* １，α，ｖ* １，β）を発生する。
この発明の請求項１または請求項１５にかかる回転位置角推定方法もしくは請求項２５または請求項３２にかかる回転位置角推定装置によれば、突極性を有するモータが低速度で回転する領域においても、誤差を小さくして回転位置角を推定することができる。
この発明の請求項２にかかる回転位置角推定方法もしくは請求項２６にかかる回転位置角推定装置によれば、固定座標系で求めた電流から、高周波電圧の指令値が有する角周波数近傍の角周波数を持つ第２の高周波成分を求めることができるので、請求項１にかかる回転位置角推定方法もしくは請求項２５にかかる回転位置角推定装置として採用することができる。
この発明の請求項３にかかる回転位置角推定方法もしくは請求項２７にかかる回転位置角推定装置によれば、高周波電圧の指令値の位相に基づいて、高周波電圧の指令値が有する角周波数近傍の角周波数を持つ第２の高周波成分を求めることができるので、請求項１にかかる回転位置角推定方法もしくは請求項２５にかかる回転位置角推定装置として採用することができる。しかも、電流を座標変換して濾波する方法もしくは手段を必要としないため、演算の高速化やコストの低減が可能となる。
この発明の請求項４にかかる回転位置角推定方法もしくは請求項２８にかかる回転位置角推定装置によれば、第１の高周波成分と第２の高周波成分から回転位置角を求めることができるので、請求項１乃至請求項３のいずれか一つにかかる回転位置角推定方法もしくは請求項２５乃至請求項２７のいずれか一つにかかる回転位置角推定装置として採用することができる。
この発明の請求項５または請求項１６にかかる回転位置角推定方法もしくは請求項２９または請求項３３にかかる回転位置角推定装置によれば、インダクタンスのｄ軸成分を採用して求めた第１の高周波成分と、第２の高周波成分のｑ軸成分とに基づいて回転位置角を求める場合において、例えば第２の高周波成分のｑ軸成分が小さくなって回転位置角の誤差が大きくなる場合であっても、第２の高周波成分のｄ軸成分が小さくない場合には、誤差の小さい回転位置角を推定することができる。
この発明の請求項６または請求項１７にかかる回転位置角推定方法もしくは請求項３０または請求項３４にかかる回転位置角推定装置によれば、インダクタンスのｑ軸成分を採用して求めた第１の高周波成分と、第２の高周波成分のｄ軸成分とに基づいて回転位置角を求める場合において、例えば第２の高周波成分のｄ軸成分が小さくなって回転位置角の誤差が大きくなる場合であっても、第２の高周波成分のｑ軸成分が小さくない場合には、誤差の小さい回転位置角を推定することができる。
この発明の請求項７乃至請求項１４及び請求項１８乃至請求項２３のいずれか一つにかかる回転位置角推定方法若しくは請求項３１及び請求項３５乃至請求項４３のいずれか一つにかかる回転位置角推定装置によれば、第１の回転位置角候補及び第２の回転位置角候補のいずれか一方において誤差が大きくなる場合であっても、他方が回転位置角として採用される。よって、いずれの場合においても誤差の小さい回転位置角を推定することができる。
この発明の請求項２４にかかるモータの制御方法もしくは請求項４４にかかるモータの制御装置によれば、請求項１乃至請求項２３にかかる回転位置角推定方法もしくは請求項２５乃至請求項４３にかかる回転位置角推定装置を用いて得られた回転位置角に基づいて、電圧指令値を得るので、突極性を有するモータが低速度で回転する領域においても当該モータを制御することができる。
第１の実施の形態．
図１は、本実施の形態にかかる回転位置角推定装置Ａ１を概念的に示すブロック図である。回転位置角推定装置Ａ１は、回転位置角推定部１ａ、突極モータ２、高周波電圧発生部３、電流制御部４、インバータ５、３／２相変換部６、スイッチング部７２、初期位置検出部８、速度制御部３１、回転速度計算部３２、回転座標変換部３３及び加算器３４を備える。
電流制御部４は、電圧指令値ｖ* １，α，ｖ* １，βを発生させる。電圧指令値ｖ* １，α，ｖ* １，βは、電圧指令値のα軸成分及びβ軸成分をそれぞれ表す。電圧指令値ｖ* １，α，ｖ* １，βは、突極モータ２の回転速度ｍと極対数ｎとの積で表される駆動電源角周波数を有する。
高周波電圧発生部３は、入力される位相θｈに従って高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βを発生させる。高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βは、高周波電圧指令値のα軸成分及びβ軸成分をそれぞれ表す。高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βは、位相θｈの時間微分である角周波数ωｈを有する。
加算器３４は、電圧指令値ｖ* １，α，ｖ* １，βに、高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βを重畳する。そして、重畳された電圧指令値ｖ* α，ｖ* βをインバータ５へと入力する。
電圧指令値ｖ* α，ｖ* βは駆動電源角周波数と角周波数ωｈとを含む。このとき、角周波数ωｈを駆動電源角周波数よりも大きく設定することで、高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βが突極モータ２の動作にほとんど影響しなくなる。よって、電圧指令値ｖ* １，α，ｖ* １，βの振幅が小さい場合であっても、高周波電圧指令値のｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βの振幅を大きく設定することで、突極モータ２の動作に影響を与えずに端子電圧レベルを高めることができる。
また、後述するＢＰＦ部１２，１５２において角周波数ωｈ近傍の成分だけを容易に取り出すためには、駆動電源角周波数と角周波数ωｈにできるだけ大きな角周波数差を設定することが望ましい。そこで、高周波電圧指令値の角周波数ωｈには、ωｈ≧１０ｎ・ｍを満たす値を採用することが望ましい。
インバータ５は、３／２相変換要素５１とＰＷＭ（Pulse Width Modulation）部５２、インバータ回路５３とを含む。入力された電圧指令値ｖ* α，ｖ* βが、まず３／２相変換要素５１において式（５）によって２相から３相へ変換される。ここでｘ２は２相電圧の指令値（ｖ* α，ｖ* β）ｔであり、ｘ３は３相電圧の指令値（ｖ* ｕ，ｖ* ｖ，ｖ* ｗ）ｔである。上付きｔは転置行列もしくは転置ベクトルであることを表す。そして、３相電圧指令値ｖ* ｕ，ｖ* ｖ，ｖ* ｗはＰＷＭ部５２に与えられる。
Figure 2005160287
ＰＷＭ部５２は、３相電圧指令値ｖ* ｕ，ｖ* ｖ，ｖ* ｗのパルス幅をそれぞれ変調して、それらをインバータ回路５３に与える。インバータ回路５３は、パルス幅が変調された３相電圧指令値ｖ* ｕ，ｖ* ｖ，ｖ* ｗに基づいて３相電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを発生させて、突極モータ２へと３相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを供給する。
３／２相変換部６は、３／２相変換要素６１，６２を含む。３／２相変換要素６１には、インバータ５から検出した３相電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗが与えられる。３相電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗは、インバータ５から直接に測定して得ることができる。このとき、３相電圧のうち２相分だけを検出し、残りの１相分の電圧を計算で求めても良い。また、インバータ回路５３の直流部電圧とＰＷＭパターンから演算して３相電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを求めてもよいし、ハードウェアにより相電圧あるいは相関電圧を検出してもよい。
３／２相変換要素６２には、インバータ５から検出した３相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが与えられる。３相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは、例えばインバータ５から直接に測定して得られる。
３／２相変換要素６１は、電圧３相電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを固定座標系での２相電圧ｖα，ｖβへと変換する。３／２相変換要素６２は、３相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを固定座標系での２相電流ｉα，ｉβへと変換する。３相から２相への変換は、式（６）により行われる。このとき、ｙ２は２相電圧（ｖα，ｖβ）ｔもしくは２相電流（ｉα，ｉβ）ｔであり、ｙ３は３相電圧（ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ）ｔもしくは３相電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）ｔである。そして、２相電圧ｖα，ｖβ及び２相電流ｉα，ｉβは、回転位置角推定部１ａに与えられる。
Figure 2005160287
回転位置角推定部１ａは、λｄ演算部１１、位置角演算部１３，１４、ＢＰＦ（Band Pass Filter）部１２、識別信号発生部１５及びスイッチング部７１を有する。そして、回転位置角推定部１ａに与えられた２相電圧ｖα，ｖβ及び２相電流ｉα，ｉβは、λｄ演算部１１に与えられる。
スイッチング部７１は、入力端子７１ａ，７１ｂと出力端子７１ｃを有する。そして、突極モータ２の回転速度ｍが小さい場合には、スイッチング部７１は入力端子７１ａ側にスイッチして、位置角演算部１３と接続する。また、回転速度ｍが大きい場合には、スイッチング部７１は入力端子７１ｂ側にスイッチして、位置角演算部１４と接続する。例えば、回転速度ｍの最大値が１２０（ｒｐｓ）の突極モータの場合には、所定値１５（ｒｐｓ）を境にして入力端子７１ａ，７１ｂ間で切り換えが行われる。
まず、回転速度ｍが小さくて、スイッチング部７１が入力端子７１ａにスイッチしている場合を説明する。
λｄ演算部１１は、２相電圧ｖα，ｖβ、２相電流ｉα，ｉβ及びｑ軸インダクタンスＬｑに基づいて、式（３）により磁束鎖交数λｄ，α，λｄ，βを求め、これをＢＰＦ部１２に与える。
ＢＰＦ部１２は、磁束鎖交数λｄ，α，λｄ，βを角周波数ωｈの近傍で濾波して、高周波成分λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，βを抽出する。これに伴って、式（２）から高周波成分を取り出すことで式（７）が得られる。ここで、電流ｉｄｈは、後述する識別信号発生部１５で求められるｄ軸電流の高周波成分である。抽出された高周波成分λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，βは、位置角演算部１３に与えられる。
Figure 2005160287
識別信号発生部１５は、ｄ軸電流演算部１５１とＢＰＦ部１５２を含む。そして、２相電流ｉα，ｉβは、ｄ軸電流演算部１５１にも与えられる。ｄ軸電流演算部１５１は、式（８）に従って２相電流ｉα，ｉβを回転角θに基づいて回転する回転座標に変換して、ｄ軸電流ｉｄを求める。ｄ軸電流ｉｄはＢＰＦ部１５２へ与えられる。
Figure 2005160287
式（８）中の座標回転角θには、ｄ軸電流演算部１５１での最初の演算では、初期位置検出部８で検出される初期回転位置角θｒｅ０が採用される。初期位置検出部８での初期位置の検出方法は、例えば非特許文献３に紹介されている。また、その後の演算では、前回推定された回転位置角θｒｅが採用される。以下では、前回推定された回転位置角回転位置角θｒｅを符号回転位置角θｒｅ１で表す。回転位置角θｒｅの変化は、高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βの角周波数ωｈに比べて小さいので、前回推定された回転位置角θｒｅ１を採用してもその影響は小さい。
ＢＰＦ部１５２は、ｄ軸電流ｉｄを角周波数ωｈの近傍で濾波して高周波成分ｉｄｈを求める。そして、高周波成分ｉｄｈは位置角演算部１３に与えられる。
図２は、位置角演算部１３を概念的に示すブロック図である。位置角演算部１３は、逆正接部１３１、演算部１３２、ｋ発生部１３３及び選定部１３４を有する。
逆正接部１３１は、高周波成分λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，βが与えられ、式（９）に従って（λｄ，ｈ，β／λｄ，ｈ，α）の逆正接を求める。このとき、角度θ* ｒｅは、−π／２から＋π／２の範囲に限定される。そして、角度θ* ｒｅは選定部１３４に与えられる。
Figure 2005160287
演算部１３２は、高周波成分ｉｄｈ、ｄ軸インダクタンスＬｄ及びｑ軸インダクタンスＬｑが与えられる。そして、（Ｌｄ−Ｌｑ）・ｉｄｈを演算して、その結果をｋ発生部１３３に与える。
ｋ発生部１３３は、係数ｋ１，ｋ２を次の条件で発生させる。つまり、（Ｌｄ−Ｌｑ）・ｉｄｈ＞０ならば（ｋ１，ｋ２）＝（０，１）、（Ｌｄ−Ｌｑ）・ｉｄｈ＜０ならば（ｋ１，ｋ２）＝（１，０）である。そして、係数ｋ１，ｋ２は選定部１３４に与えられる。
選定部１３４は、λｄ，ｈ，α＞０ならば回転位置角θｒｅをθｒｅ＝θ* ｒｅ＋ｋ１・πで求め、λｄ，ｈ，α＜０ならば回転位置角θｒｅをθｒｅ＝θ* ｒｅ＋ｋ２・πで求める。ｄ軸インダクタンスＬｄ及びｑ軸インダクタンスＬｑの大小関係を定める突極性は突極モータ２に固有であるので、この内容は、高周波成分ｉｄｈの符号に基づいて回転位置角θｒｅを選定すると把握できる。そして、回転位置角θｒｅ（−π／２≦θｒｅ＜＋３／２π）は、スイッチング７１を介して出力される。
上述した内容においては、磁束鎖交数の高周波成分λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β及びｄ軸電流の高周波成分ｉｄｈは、２相電圧ｖα，ｖβ及び２相電流ｉα，ｉβをＢＰＦ部１２，１５２で濾波して、それらの高周波成分ｖｈ，α，ｖｈ，β，ｉαｈ，ｉβｈを求めてから、λｄ演算部１１及びｄ軸電流演算部１５１において求めてよい。
次に、回転速度ｍが大きくて、スイッチング部７１が入力端子７１ｂにスイッチしている場合を、次に説明する。
位置角演算部１４は、λｄ演算部１１から磁束鎖交数λｄ，α，λｄ，βが与えられ、式（４）に従って従来の方法を用いて回転位置角θｒｅを推定する。そして、回転位置角θｒｅは、スイッチング７１を介して出力される。
突極モータ２の回転速度ｍの増加に従って、高周波電圧発生部３で発生される高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βの角周波数ωｈがωｈ≧１０ｎ・ｍを満たすように増加できれば、回転位置角推定部１ａから位置角推定部１４を取り除いてもよい。この場合、回転位置角θｒｅの推定が、回転速度ｍに依らずに位置角推定部１３で行われる。
スイッチング７２は、入力端子７２ａ，７２ｂと出力端子７２ｃを有する。初期回転位置角θｒｅ０を検出する場合には、スイッチング部７２は入力端子７２ａ側にスイッチして、初期位置検出部８に接続する。また、回転位置角θｒｅを推定する場合には、スイッチング部７２は入力端子７２ｂ側にスイッチして、スイッチング部７１の出力端子７１ｃに接続する。そして、回転位置角推定部１ａで推定された回転位置角θｒｅもしくは初期位置検出部８で検出された初期回転位置角θｒｅ０は、回転速度計算部３２、回転座標変換部３３及びｄ軸電流演算部１５１へと与えられる。
回転速度計算部３２は、前回推定された回転位置角θｒｅ１を記憶しつつ、新しく推定された回転位置角θｒｅがスイッチング部７２から与えられる。そして、式（１０）により回転速度ｍが求められる。ここで、回転位置角推定が時間間隔Δｔ毎に行われているとする。求められた回転速度ｍは、速度制御部３１へと与えられる。前回推定された回転位置角θｒｅ１は、例えば別途設けられた記憶部で記憶して、当該記憶部から与えられてもよい。
Figure 2005160287
速度制御部３１は、回転速度の指令値ｍ*及び回転速度ｍが与えられ、これらに基づいて電流の指令値ｉ*を出力する。電流の指令値ｉ*は、電流制御部４に与えられる。
回転座標変換部３３は、前回推定された回転位置角θｒｅを記憶しつつ、３／２相変換要素６２から２相電流ｉα，ｉβが与えられる。そして、２相電流ｉα，ｉβを回転座標系での２相電流ｉｄ，ｉｑへと変換する。回転座標は、固定座標に対して、前回推定された回転位置角θｒｅ１だけ回転している。そして、２相電流ｉｄ，ｉｑは、電流制御部４へと与えられる。前回推定された回転位置角θｒｅ１は、例えば別途設けられた記憶部で記憶して、当該記憶部から与えられてもよい。
電流制御部４は、電流の指令値ｉ*及び２相電流ｉｄ，ｉｑに基づいて、回転座標系での電圧指令値ｖ* １，ｄ，ｖ* １，ｑを新たに発生させる。そして、電流制御部４は、回転座標変換部を更に有し、電圧指令値ｖ* １，ｄ，ｖ* １，ｑを固定座標系での電圧指令値ｖ* １，α，ｖ* １，βへと変換して出力する。これにより、突極モータ２の回転速度とトルクとが制御される。
電流制御部４が有する回転座標変換部は、例えばインバータ５内において、電流制御部４と３／２相変換要素５１との間に設けられてもよい。この場合、電流制御部４からは、回転座標系での電圧指令値ｖ* １，ｄ，ｖ* １，ｑが出力され、高周波電圧発生部３からは、回転座標系での高周波電圧指令値ｖ* ｈ，ｄ，ｖ* ｈ，ｑが出力される。そして、加算器３４で重畳された電圧指令値ｖ* ｄ，ｖ* ｑは、インバータ５内の回転座標変換部により固定座標系の電圧指令値ｖ* α，ｖ* βに変換されて、３／２相変換要素５１へと与えられる。
本実施の形態の内容によれば、高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βを重畳することを利用して突極モータ２の回転位置角θｒｅを推定することができる。よって、突極モータ２が低速度で回転する領域においても、誤差を小さくして回転位置角θｒｅを推定することができる。しかも、電圧検出用のトランスもしくはアイソレーションアンプ等を設ける必要がなくコストが低減される。
また、後述する第４の実施の形態で説明される回転位置角推定装置Ａ２で推定される回転位置角θｒｅが、例えばｑ軸電流ｉｑの高周波成分ｉｑｈが小さくなったために、その誤差が大きくなる場合であっても、ｄ軸電流ｉｄの高周波成分ｉｄｈが小さくない場合には、本実施の形態にかかる回転位置角推定装置Ａ１により誤差の小さい回転位置角θｒｅを推定することができる。
第２の実施の形態．
図３は、本実施の形態にかかる回転位置角推定装置Ｂ１を概念的に示すブロック図である。回転位置角推定装置Ｂ１は、図１で示される回転位置角推定部１ａに替えて回転位置角推定部１ｂが採用される。回転位置角推定部１ｂは、回転位置角推定部１ａに含まれる識別信号発生部１５に替えて、識別信号発生部１６を有する。図３に示される構成要素のうち図１で示される構成要素と同じものは、同符号が付されており、同じ動作を行う。
識別信号発生部１６は、高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βの位相θｈが与えられ、位相θｈに基づいて式（１１）によりｄ軸電流ｉｄの高周波成分ｉｄｈを求める。ここでλｈは、後述する磁束鎖交数の高周波成分の振幅を表し、高周波電圧発生部３において任意に設定することができる。式（１１）中の位相θには、識別信号発生部１６での最初の演算では、初期位置検出部８で検出される初期回転位置角θｒｅ０が採用される。その後の演算では、前回推定された回転位置角θｒｅ１が採用される。回転位置角θｒｅの変化は、高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βの角周波数ωｈに比べて小さいので、前回推定された回転位置角θｒｅ１を採用してもその影響は小さい。
Figure 2005160287
式（１１）は、次にようにして導出される。式（１）で表される電圧方程式において、電圧降下項−Ｒ・ｉα，−Ｒ・ｉβを無視して、式（１２）を得る。ここで、式（１）中の回転位置角θｒｅには、位相θが用いられる。また、磁束鎖交数λα，λβは式（１３）で表される。式（１）から式（１２）を得る方法は、例えば非特許文献１に紹介されている。そして、式（１２）の両辺に、（ｉα，ｉβ）ｔにかかる行列の逆行列を左から作用させることで、２相電流ｉα，ｉβを表す式（１４）が得られる。
Figure 2005160287
Figure 2005160287
Figure 2005160287
ｄ軸電流ｉｄは、２相電流ｉα，ｉβを用いて、式（１５）の第１式で表される。式（１４）で表される２相電流ｉα，ｉβを式（１５）の第１式に代入することで、式（１５）の第２式が得られる。
Figure 2005160287
式（１５）の第１式及び第２式から高周波成分を抽出すると、第１式に示される２相電流ｉα，ｉβからはその高周波成分ｉｈ，α，ｉｈ，βが、第２式に示される成分（λα−Ｋｅｃｏｓθｒｅ），（λβ−Ｋｅｓｉｎθｒｅ）からは磁束鎖交数λα，λβの高周波成分λｈ，α，λｈ，βが抽出される。すなわち、ｄ軸電流ｉｄの高周波成分ｉｄｈは、式（１６）で表される。ここで、高周波成分λｈ，α，λｈ，βは、２相電圧ｖα，ｖβの高周波成分ｖｈ，α，ｖｈ，βを用いて式（１７）で表される。
Figure 2005160287
Figure 2005160287
特に、高周波成分ｖｈ，α，ｖｈ，βとして式（１８）で示される余弦波と正弦波を採用することで、式（１６）と式（１７）から式（１１）が求められる。
Figure 2005160287
第１の実施の形態でも説明したように、λｄ演算部１１に入力される２相電流ｉα，ｉβは、角周波数ωｈの高周波成分を含む。このため、式（１）で示されるｐ（Ｌｑ・ｉα），ｐ（Ｌｑ・ｉβ）の項は、Ｌｑ・ωｈ・ｉα，Ｌｑ・ωｈ・ｉβを成分として含む。このとき、Ｌｑ・ωｈは、突極モータ２の誘導リアクタンスの高周波成分であって、突極モータ２の抵抗Ｒに比べて非常に大きくなる。よって、式（１）において、ｐ（Ｌｑ・ｉα），ｐ（Ｌｑ・ｉβ）に比べて、Ｒ・ｉα，Ｒ・ｉβの項を無視することができる。よって、本発明において、式（１１）を適用してｄ軸電流の高周波成分ｉｄｈを導出することは、特に望ましい。
本実施の形態の内容によれば、第１の実施の形態の識別信号発生部１５に含まれるｄ軸電流演算部１５１やＢＰＦ部１５２が必要でなくなり、ｄ軸電流ｉｄの高周波成分ｉｄｈを発生させる演算が簡単化される。よって、第１の実施の形態で得られる効果に加えて、演算の高速化やコストの更なる低減が可能となる。
第３の実施の形態．
図４は、本実施の形態にかかる回転位置角推定装置Ｄ１を概念的に示すブロック図である。回転位置角推定装置Ｄ１は、図１で示される回転位置角推定部１ａに替えて回転位置角推定部１ｄが採用される。回転位置角推定部１ｄは、回転位置角推定部１ａに含まれる位置角演算部１３に替えて、位置角演算部１７を有する。図４に示される構成要素のうち図１で示される構成要素と同じものは、同符号が付されており、同じ動作を行う。
位置角演算部１７は、ＢＰＦ部１２で抽出された高周波成分λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，βと、前回推定された回転位置角θｒｅ１とが与えられる。
図５は、位置角演算部１７を概念的に示すブロック図である。位置角演算部１７は、逆正接部１７１及び選定部１７２を有する。
逆正接部１７１は、高周波成分λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，βが与えられ、式（９）に従って（λｄ，ｈ，β／λｄ，ｈ，α）の逆正接を求める。このとき、角度θ* ｒｅは、−π／２から＋π／２の範囲に限定される。そして、角度θ* ｒｅは選定部１７２に与えられる。
選定部１７２は、図６で示されるフローチャートに従って、回転位置角θｒｅを選定する。逆正接部１７１で求められた角度θ* ｒｅは、ステップ１０１で用いられる。角度θ* ｒｅが前回推定された回転位置角θｒｅ１よりも大きい場合には、ステップ１０２において角度θ* ｒｅから回転位置角θｒｅ１を差し引くことで差分Δθ１が求められる。また、角度θ* ｒｅが回転位置角θｒｅ１よりも小さい場合には、ステップ１０３において回転位置角θｒｅ１から角度θ* ｒｅを差し引くことで差分Δθ１が求められる。
ステップ１０４において差分Δθ１がπよりも大きいと判断された場合には、ステップ１０５において２πから差分Δθ１を差し引いた値を、新たな差分Δθ１として更新する。また、ステップ１０４において差分Δθ１がπよりも小さいと判断された場合には、差分Δθ１は更新されない。
選定部１７２に与えられた角度θ* ｒｅは、ステップ１０６でも用いられる。角度（θ* ｒｅ＋π）が前回推定された回転位置角θｒｅ１よりも大きい場合には、ステップ１０７において角度（θ* ｒｅ＋π）から回転位置角θｒｅ１を差し引くことで差分Δθ２が求められる。また、角度（θ* ｒｅ＋π）が回転位置角θｒｅ１よりも小さい場合には、ステップ１０８において回転位置角θｒｅ１から角度（θ* ｒｅ＋π）を差し引くことで差分Δθ２が求められる。
ステップ１０９において差分Δθ２がπよりも大きいと判断された場合には、ステップ１１０において２πから差分Δθ２を差し引いた値を、新たな差分Δθ２として更新する。また、ステップ１０９において差分Δθ２がπよりも小さいと判断された場合には、差分Δθ２は更新されない。
ステップ１１１において差分Δθ１が差分Δθ２よりも大きいと判断された場合には、ステップ１１２において回転位置角θｒｅとして角度（θ* ｒｅ＋π）を採用する。また、ステップ１１１において差分Δθ１が差分Δθ２よりも小さいと判断された場合には、回転位置角θｒｅとして角度θ* ｒｅを採用する。そして、回転位置角θｒｅは位置角演算部１７から出力される。このとき、回転位置角θｒｅは−π／２から３π／２の範囲で求められる。
上述した内容は、−π／２から３π／２の範囲において多値で求まる回転位置角θｒｅを、前回推定された回転位置角θｒｅ１に基づいて一つ選定すると把握することができる。
上述した回転位置角推定装置Ｄ１によれば、第１の実施の形態で説明した効果が得られる。しかも、電流ｉｄの高周波成分ｉｄｈを求める必要がなくなるので、回転位置角θｒｅの演算が簡単化され、かつ高周波成分ｉｄｈに含まれる誤差の影響がなくなる。
第４の実施の形態．
図７は、本実施の形態にかかる回転位置角推定装置Ａ２を概念的に示すブロック図である。回転位置角推定装置Ａ２は、図１で示される回転位置角推定装置Ａ１において回転位置角推定部１ａに替えて回転位置角推定部２ａを採用する。図７に示される構成要素のうち図１で示される構成要素と同じものは、同符号が付されており、同じ動作を行う。
回転位置角推定部２ａは、λｑ演算部２１、位置角演算部２３，２４、ＢＰＦ部２２、識別信号発生部２５及びスイッチング部７１を有する。
本実施の形態では、式（１９）で表される電圧方程式が用いられる。式（１９）は、式（１）を変形して得られる。ここで、ｉｑはｑ軸電流を表す。そして、式（１９）について右辺第１項を左辺へ以降した後、両辺を積分することで、式（２０）が得られる。ここで、λｑ，α，λｑ，βは、磁束鎖交数であって、式（２１）で表される。
Figure 2005160287
Figure 2005160287
Figure 2005160287
スイッチング部７１は、入力端子７１ａ，７１ｂと出力端子７１ｃを有して、第１の実施の形態で説明されると同様に動作する。つまり、突極モータ２の回転速度ｍが小さい場合には、スイッチング部７１は入力端子７１ａ側にスイッチして、位置角演算部２３と接続する。また、回転速度ｍが大きい場合には、スイッチング部７１は入力端子７１ｂ側にスイッチして、位置角演算部２４と接続する。
まず、回転速度ｍが小さくて、スイッチング部７１が入力端子７１ａにスイッチしている場合を説明する。
λｑ演算部２１は、２相電圧ｖα，ｖβ、２相電流ｉα，ｉβ及びｄ軸インダクタンスＬｄに基づいて、式（２１）に従って磁束鎖交数λｑ，α，λｑ，βを求めて、これをＢＰＦ部２２に与える。
ＢＰＦ部２２は、磁束鎖交数λｑ，α，λｑ，βを角周波数ωｈの近傍で濾波して、高周波成分λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，βを抽出する。これに伴って、式（２０）から高周波成分を取り出すことで式（２２）が得られる。ここで、電流ｉｑｈは、後述する識別信号発生部２５で求められるｑ軸電流の高周波成分である。抽出された高周波成分λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，βは位置角演算部２３に与えられる。
Figure 2005160287
識別信号発生部２５は、ｑ軸電流演算部２５１とＢＰＦ部２５２を含む。そして、２相電流ｉα，ｉβは、ｑ軸電流演算部２５１にも与えられる。ｑ軸電流演算部２５１は、式（２３）に従って２相電流ｉα，ｉβを回転座標変換して、ｑ軸電流ｉｑを求める。ｑ軸電流ｉｑはＢＰＦ部１５２へ与えられる。
Figure 2005160287
式（２３）中の座標回転角θには、ｑ軸電流演算部２５１での最初の演算では、初期位置検出部８で検出される初期回転位置角θｒｅ０が採用される。その後の演算では、前回推定された回転位置角θｒｅ１が採用される。回転位置角θｒｅの変化は、高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βの角周波数ωｈに比べて小さいので、前回推定された回転位置角θｒｅ１を採用してもその影響は小さい。
ＢＰＦ部２５２は、ｑ軸電流ｉｑを角周波数ωｈの近傍で濾波して高周波成分ｉｑｈを求める。そして、高周波成分ｉｑｈは位置角演算部２３に与えられる。
図８は、位置角演算部２３を概念的に示すブロック図である。位置角演算部２３は、逆正接部２３１、演算部２３２、ｋ発生部２３３及び選定部２３４を有する。
逆正接部２３１は、高周波成分λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，βが与えられ、式（２４）に従って（λｑ，ｈ，β／λｑ，ｈ，α）の逆正接を求める。このとき、角度（θ* ｒｅ−π／２）は、−π／２から＋π／２の範囲に限定される。そして、角度（θ* ｒｅ−π／２）は選定部２３４に与えられる。
Figure 2005160287
演算部２３２は、高周波成分ｉｑｈ、ｄ軸インダクタンスＬｄ及びｑ軸インダクタンスＬｑが与えられる。そして、（Ｌｄ−Ｌｑ）・ｉｑｈを演算して、その結果をｋ発生部２３３に与える。
ｋ発生部２３３は、係数ｋ１，ｋ２を次の条件で発生させる。つまり、（Ｌｄ−Ｌｑ）・ｉｑｈ＞０ならば（ｋ１，ｋ２）＝（０，１）、（Ｌｄ−Ｌｑ）・ｉｑｈ＜０ならば（ｋ１，ｋ２）＝（１，０）である。そして、係数ｋ１，ｋ２は選定部２３４に与えられる。
選定部２３４は、λｑ，ｈ，α＞０ならば回転位置角θｒｅをθｒｅ＝θ* ｒｅ＋ｋ１・πで求め、λｑ，ｈ，α＜０ならば回転位置角θｒｅをθｒｅ＝θ* ｒｅ＋ｋ２・πで求める。突極性は突極モータ２に固有であるので、この内容は、高周波成分ｉｑｈの符号に基づいて回転位置角θｒｅを選定すると把握できる。そして、回転位置角θｒｅ（０≦θｒｅ＜＋２π）は、スイッチング７１を介して出力される。
上述した内容においては、磁束鎖交数の高周波成分λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β及びｑ軸電流の高周波成分ｉｑｈは、２相電圧ｖα，ｖβ及び２相電流ｉα，ｉβをＢＰＦ部２２，２５２で濾波してから、λｑ演算部２１及びｑ軸電流演算部２５１において求めてよい。
次に、回転速度ｍが大きくて、スイッチング部７１が入力端子７１ｂにスイッチしている場合を、次に説明する。
λｑ演算部２１は、式（２１）に従って磁束鎖交数λｑ，α，λｑ，βを求める。磁束鎖交数λｑ，α，λｑ，βは、位置角演算部２４に与えられる。
位置角演算部２４は、λｑ演算部２１から磁束鎖交数λｑ，α，λｑ，βが与えられ、式（２５）に従って回転位置角θｒｅを推定する。式（２５）は、式（２０）を式（２６）のように変形することで得ることができる。回転位置角θｒｅは、スイッチング７１を介して出力される。
Figure 2005160287
Figure 2005160287
すなわち位置角演算部２４では、（λｑ，β／λｑ，α）の逆正接により得られる角度（θ* ｒｅ＋δ）を、−π／２から＋π／２の範囲に限定して求める。また、位相δについては、（Ｌｄ−Ｌｑ）・ｉｑ＞０ならば−π／２＜δ＜０とし、（Ｌｄ−Ｌｑ）・ｉｑ＜０ならば０＜δ＜π／２として求める。そして、λｑ，α＞０ならば回転位置角θｒｅをθｒｅ＝θ* ｒｅで求め、λｑ，α＜０ならば回転位置角θｒｅをθｒｅ＝θ* ｒｅ＋πで求める。
突極モータ２の回転速度ｍの増加に従って、高周波電圧発生部３で発生される高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βの角周波数ωｈがωｈ≧１０ｎ・ｍを満たすように増加できれば、回転位置角推定部２ａから位置角推定部２４を取り除いてもよい。
本実施の形態の内容によれば、高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βを重畳することを利用して突極モータ２の回転位置角θｒｅを推定することができる。よって、突極モータ２が低速度で回転する領域においても、誤差を小さくして回転位置角θｒｅを推定することができる。しかも、電圧検出用のトランスもしくはアイソレーションアンプ等を設ける必要がなくコストが低減される。
また、上述した第１の実施の形態で説明される回転位置角推定装置Ａ１で推定される回転位置角θｒｅが、例えばｄ軸電流ｉｄの高周波成分ｉｄｈが小さくなったために、その誤差が大きくなる場合であっても、ｑ軸電流ｉｑの高周波成分ｉｑｈが小さくない場合には、本実施の形態にかかる回転位置角推定装置Ａ２により誤差の小さい回転位置角θｒｅを推定することができる。
第５の実施の形態．
図９は、本実施の形態にかかる回転位置角推定装置Ｂ２を概念的に示すブロック図である。回転位置角推定装置Ｂ２は、図７で示される回転位置角推定部２ａに替えて回転位置角推定部２ｂが採用される。回転位置角推定部２ｂは、回転位置角推定部２ａに含まれる識別信号発生部２５に替えて、識別信号発生部２６を有する。図９に示される構成要素のうち図７で示される構成要素と同じものは、同符号が付されており、同じ動作を行う。
識別信号発生部２６は、高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βの位相θｈが与えられ、式（２７）に従ってｑ軸電流の高周波成分ｉｑｈを求める。式（２７）中の位相θには、識別信号発生部２６での最初の演算では、初期位置検出部８で検出される初期回転位置角θｒｅ０が採用される。その後の演算では、前回推定された回転位置角θｒｅ１が採用される。回転位置角θｒｅの変化は、高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βの角周波数ωｈに比べて小さいので、前回推定された回転位置角θｒｅ１を採用してもその影響は小さい。
Figure 2005160287
式（２７）は、第２の実施の形態で説明したｄ軸電流と同様にして導出される。つまり、ｑ軸電流ｉｑは、２相電流ｉα，ｉβを用いて、式（２８）の第１式で表される。式（１４）で表される２相電流ｉα，ｉβを式（２８）の第１式に代入することで、式（２８）の第２式が得られる。
Figure 2005160287
式（２８）の第１式及び第２式から高周波成分を抽出すると、第１式に示される２相電流ｉα，ｉβからはその高周波成分ｉｈ，α，ｉｈ，βが、第２式に示される成分（λα−Ｋｅｃｏｓθｒｅ），（λβ−Ｋｅｓｉｎθｒｅ）からは磁束鎖交数λα，λβの高周波成分λｈ，α，λｈ，βが抽出される。よって、ｑ軸電流ｉｑの高周波成分ｉｑｈは、式（２９）で表される。そして、式（２９）に、式（１７）及び式（１８）で表される高周波成分λｈ，α，λｈ，βを代入することで、式（２７）が求められる。
Figure 2005160287
本実施の形態の内容によれば、第４の実施の形態の識別信号発生部２５に含まれるｑ軸電流演算部２５１やＢＰＦ部２５２が必要でなくなり、ｑ軸電流ｉｑの高周波成分ｉｑｈを発生させる演算が簡単化される。よって、第４の実施の形態で得られる効果に加えて、演算の高速化やコストの更なる低減が可能となる。
第６の実施の形態．
図１０は、本実施の形態にかかる回転位置角推定装置Ｄ２を概念的に示すブロック図である。回転位置角推定装置Ｄ２は、図７で示される回転位置角推定部２ａに替えて回転位置角推定部２ｄが採用される。回転位置角推定部２ｄは、回転位置角推定部２ａに含まれる位置角演算部２３に替えて、位置角演算部２７を有する。図１０に示される構成要素のうち図７で示される構成要素と同じものは、同符号が付されており、同じ動作を行う。
位置角演算部２７は、ＢＰＦ部２２で抽出された高周波成分λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，βと、前回推定された回転位置角θｒｅ１とが与えられる。
図１１は、位置角演算部２７を概念的に示すブロック図である。位置角演算部２７は、逆正接部２７１及び選定部２７２を有する。
逆正接部２７１は、高周波成分λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，βが与えられ、式（２４）に従って（λｑ，ｈ，β／λｑ，ｈ，α）の逆正接を求める。このとき、角度（θ* ｒｅ−π／２）は、−π／２から＋π／２の範囲に限定される。すなわち、角度θ* ｒｅが０から＋πの範囲に限定される。そして、角度θ* ｒｅは選定部２７２に与えられる。
選定部２７２は、図６で示されるフローチャートに従って、第３の実施の形態で説明したと同様にして回転位置角θｒｅを選定する。そして、回転位置角θｒｅは位置角演算部２７から出力される。このとき、角度θ* ｒｅが０から＋πの範囲で求められるので、回転位置角θｒｅは０から＋２πの範囲で求められる。
上述した内容は、０から２πの範囲において多値で求まる回転位置角θｒｅを、前回推定された回転位置角θｒｅ１に基づいて一つ選定すると把握することができる。
上述した回転位置角推定装置Ｄ２によれば、第４の実施の形態で説明した効果が得られる。しかも、電流ｉｑの高周波成分ｉｑｈを求める必要がなくなるので、回転位置角θｒｅの演算が簡単化され、かつ高周波成分ｉｑｈに含まれる誤差の影響がなくなる。
第７の実施の形態．
図１２は、本実施の形態にかかる回転位置角推定装置Ｃを概念的に示すブロック図である。回転位置角推定装置Ｃは、回転位置角推定部１ｃと、第１の実施の形態で説明されると同様に動作する突極モータ２、高周波電圧発生部３、電流制御部４、インバータ５、３／２相変換部６、スイッチング部７２、初期位置検出部８、速度制御部３１、回転速度計算部３２、回転座標変換部３３及び加算器３４とを備える。
回転位置角推定部１ｃは、回転位置角推定部１ａ、回転位置角推定部２ａ及び選択部８１を有する。回転位置角推定部１ａは、第１の実施の形態で説明されると同様にして回転位置角を推定して、これを回転位置角候補θｒｅ，ｄとして出力する。回転位置角推定部２ａは、第４の実施の形態で説明されると同様にして回転位置角を推定して、これを回転位置角候補θｒｅ，ｑとして出力する。回転位置角候補θｒｅ，ｄ，θｒｅ，ｑの各々は、選択部８１に与えられる。
選択部８１は、回転位置角候補θｒｅ，ｄ，θｒｅ，ｑのいずれか一方を、回転位置角推定装置Ｃで推定される回転位置角θｒｅとして選択する。回転速度ｍが大きくて、回転位置角推定部１ａ，２ａの各々においてスイッチング部７１が入力端子７１ｂ側にスイッチしている場合には、回転位置角候補θｒｅ，ｄ，θｒｅ，ｑはいずれも誤差をほとんど含まないので、選択部８１は回転位置角θｒｅとしていずれを選んでもよい。もしくは、回転位置角推定部１ａ、２ａのいずれか一方だけが位置角演算部１４，２４を含むとしてもよい。
回転速度ｍが小さくて、回転位置角推定部１ａ，２ａの各々においてスイッチング部７１が入力端子７１ａ側にスイッチしている場合には、以下に示す方法で回転位置角候補θｒｅ，ｄ，θｒｅ，ｑのいずれか一方が選択される。
図１３は、選択部８１を概念的に示すブロック図である。選択部８１は、振幅計算部８１１ａ，８１１ｂ、振幅比計算部８１２及び判定部８１３を有する。
振幅計算部８１１ａは、回転位置角推定部１ａで演算された磁束鎖交数λｄ，α，λｄ，βの高周波成分λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，βが与えられ、式（３０）に従って振幅｜λｄ，ｈ｜を計算する。同様にして、振幅計算部８１１ｂは、回転位置角推定部２ａから与えられた磁束鎖交数λｑ，α，λｑ，βの高周波成分λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，βの振幅｜λｑ，ｈ｜を、式（３１）に従って計算する。振幅｜λｑ，ｈ｜，｜λｄ，ｈ｜の各々は、振幅計算部８１２に与えられる。
Figure 2005160287
Figure 2005160287
振幅比計算部８１２は、振幅｜λｑ，ｈ｜に対する振幅｜λｄ，ｈ｜の振幅比γ１を求める。振幅比γ１は、判定部８１３に与えられる。
判定部８１３は、更に回転位置角候補θｒｅ，ｄ，θｒｅ，ｑ及び所定値Ｊ１が与えられる。そして、振幅比γ１が所定値Ｊ１よりも大きい時には、回転位置角候補θｒｅ，ｄを回転位置角θｒｅとして選択し、振幅比γ１が所定値Ｊ１よりも小さい時には、回転位置角候補θｒｅ，ｑを回転位置角θｒｅとして選択する。
所定値Ｊ１としては、例えば、突極モータ２のｄ軸インダクタンスＬｄに対するｑ軸インダクタンスＬｑの比を用いることができる。
振幅比γ１が所定値Ｊ１と同程度である場合には、回転位置角候補θｒｅ，ｄ，θｒｅ，ｑのいずれを選択してもよく、いずれか一方を選択するとしてもよい。
第１乃至第６の実施の形態で説明した回転位置角θｒｅの推定方法によれば、磁束鎖交数の高周波成分λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，βの振幅｜λｄ，ｈ｜が小さくなれば、磁束鎖交数の高周波成分λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，βの値も小さくなり、推定される回転位置角候補θｒｅ，ｄに誤差が生じやすくなる。回転位置角候補θｒｅ，ｑについても同様のことが言え、磁束鎖交数の高周波成分λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，βの振幅｜λｑ，ｈ｜が小さくなれば回転位置角候補θｒｅ，ｑに誤差が生じやすくなる。
しかし、上述した選択部８１によれば、回転位置角候補θｒｅ，ｄ，θｒｅ，ｑのいずれか一方において誤差が大きくなる場合であっても、他方が回転位置角として採用される。よって、上述した回転位置角推定装置Ｃによれば、いずれの場合においても誤差の小さい回転位置角を推定することができる。
第８の実施の形態．
本実施の形態では、図１２で示される回転位置角推定装置Ｃの選択部８１における回転位置角の選択方法を、第７の実施の形態で示されるもの以外に３つ示す。
第１の選択方法を示す。図１４は、第１の選択方法に用いられる選択部８１の構成を示す。選択部８１は、振幅計算部８１４ａ，８１４ｂ、振幅比計算部８１５及び判定部８１６を有する。
振幅計算部８１４ａは、回転位置角推定部１ａで演算されたｄ軸電流ｉｄの高周波成分ｉｄｈが与えられ、その振幅｜ｉｄｈ｜を計算する。同様にして、振幅計算部８１４ｂは、回転位置角推定部２ａから与えられた高周波成分ｉｑｈの振幅｜ｉｑｈ｜を計算する。振幅｜ｉｄｈ｜，｜ｉｑｈ｜の各々は、振幅計算部８１５に与えられる。
振幅比計算部８１５は、振幅｜ｉｑｈ｜に対する振幅｜ｉｄｈ｜の振幅比γ２を求める。振幅比γ２は、判定部８１６に与えられる。
判定部８１６は、更に回転位置角候補θｒｅ，ｄ，θｒｅ，ｑ及び所定値Ｊ２が与えられる。そして、振幅比γ１が所定値Ｊ２よりも大きい時には、回転位置角候補θｒｅ，ｄを回転位置角θｒｅとして選択し、振幅比γ２が所定値Ｊ２よりも小さい時には、回転位置角候補θｒｅ，ｑを回転位置角θｒｅとして選択する。
所定値Ｊ２としては、例えば、突極モータ２のｄ軸インダクタンスＬｄに対するｑ軸インダクタンスＬｑの比を用いることができる。
振幅比γ２が所定値Ｊ２と同程度である場合には、回転位置角候補θｒｅ，ｄ，θｒｅ，ｑのいずれを選択してもよく、いずれか一方を選択するとしてもよい。
第１、第２、第４及び第５の実施の形態で説明した回転位置角θｒｅの推定方法によれば、ｄ軸電流の高周波成分ｉｄｈの振幅｜ｉｄｈ｜が小さくなれば、推定される回転位置角候補θｒｅ，ｄに誤差が生じやすくなる。回転位置角候補θｒｅ，ｑについても同様のこと言え、ｑ軸電流の高周波成分ｉｑｈの振幅｜ｉｑｈ｜が小さくなれば回転位置角候補θｒｅ，ｑに誤差が生じやすくなる。
しかし、上述した第１の選択方法によれば、回転位置角候補θｒｅ，ｄ，θｒｅ，ｑのいずれか一方において誤差が大きくなる場合であっても、他方が回転位置角として採用される。
第２の選択方法を示す。図１５は、第２の選択方法に用いられる選択部８１の構成を示す。選択部８１は、位相計算部８１７及び判定部８１８を有する。
位相計算部８１７は、電流の高周波成分について固定座標系での位相θｉｈを求める。位相θｉｈは、α軸電流ｉαの高周波成分ｉαｈ及びβ軸電流ｉβの高周波成分ｉβｈを用いて、式（３２）従って求められる。また、ｄ軸電流ｉｄの高周波成分ｉｄｈ及びｑ軸電流ｉｑの高周波成分ｉｑｈを用いて、式（３３）に従って位相θｉｈを求めてもよい。このとき、前回推定された回転位置角θｒｅ１も用いられる。図１５では、高周波成分ｉｄｈ，ｉｑｈを用いて位相θｉｈを求める時にだけ前回推定された回転位置角θｒｅ１を用いることが、破線によって示されている。
Figure 2005160287
Figure 2005160287
また、電流の位相が電圧の位相に対して９０°だけ遅れることを利用して、位相θｉｈを求めてもよい。すなわち、位相計算部８１７には高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βの位相θｈが与えられ、その位相θｈから９０°だけ差し引いた値を位相θｉｈとする。
判定部８１８は、位相θｉｈが与えられ、更に回転位置角候補θｒｅ，ｄ，θｒｅ，ｑ及び領域Ｓ１，Ｓ２が与えられる。領域Ｓ１，Ｓ２は予め求められ、例えば次のようにして得られる。ｄ軸電流ｉｄの高周波成分ｉｄｈとｑ軸電流ｉｑの高周波成分ｉｑｈとを予め測定する。図１６は、測定された高周波成分ｉｄｈ，ｉｑｈの位相θｉｈに対する変化を例示する。そして、高周波成分ｉｑｈの振幅｜ｉｑｈ｜に対する高周波成分ｉｄｈの振幅｜ｉｄｈ｜の振幅比が所定値よりも大きくなる位相θｉｈの領域Ｓ１を、θｉｈ，１≦θｉｈ＜θｉｈ，２及びθｉｈ，３≦θｉｈ＜θｉｈ，４と設定する。また、当該振幅比が所定値よりも小さくなる位相θｉｈの領域Ｓ２を、θｉｈ，２≦θｉｈ＜θｉｈ，３及びθｉｈ，４≦θｉｈ＜θｉｈ，１と設定する。
そして、判定部８１８は、位相計算部８１７で計算された位相θｉｈが領域Ｓ１にある時には、振幅比が所定値より大きくなるので回転位置角候補θｒｅ，ｄを回転位置角θｒｅとして選択し、位相θｉｈが領域Ｓ２にある時には、振幅比が所定値より小さくなるので回転位置角候補θｒｅ，ｑを回転位置角θｒｅとして選択する。
領域Ｓ１，Ｓ２を得るために測定された高周波成分ｉｄｈ，ｉｑｈは、突極モータ２の突極比と、高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βの位相θｈに対する変化とから求めてもよい。すなわち、突極比からは高周波成分ｉｄｈ，ｉｑｈの振幅比が求まり、高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βの位相θｈに対する変化からは高周波成分ｉｄｈ，ｉｑｈの波形が求まる。
第２の選択方法によれば、上述した第１の選択方法のように、回転位置角θｒｅの選択を判定するごとに振幅｜ｉｄｈ｜，｜ｉｑｈ｜の計算をする必要がなくなる。よって、選択部８１の構成が簡単化される。
第３の選択方法を示す。図１７は、第３の選択方法に用いられる選択部８１の構成を示す。選択部８１は、記憶部８１９、誤差計算部８２０ａ，８２０ｂ及び判定部８２１を有する。
記憶部８１９は、回転位置角推定装置Ｃにおいて前回推定された回転位置角θｒｅ１を記憶する。
誤差計算部８２０ａは、回転位置角推定部１ａで今回推定された回転位置角候補θｒｅ，ｄと記憶部８１９で記憶される回転位置角θｒｅ１とが与えられ、回転位置角候補θｒｅ，ｄと回転位置角θｒｅ１との差の絶対値を誤差εｄとして求める。同様にして、誤差計算部８２０ｂは、回転位置角推定部２ａで今回推定された回転位置角候補θｒｅ，ｑと回転位置角θｒｅとの差の絶対値を誤差εｑとして求める。誤差εｄ，εｑは判定部８２１に与えられる。
判定部８２１は、更に回転位置角候補θｒｅ，ｄ，θｒｅ，ｑが与えられる。そして、誤差εｄが誤差εｑよりも小さい時には、回転位置角候補θｒｅ，ｄを回転位置角θｒｅとして選択し、誤差εｄが誤差εｑよりも大きい時には、回転位置角候補θｒｅ，ｑを回転位置角θｒｅとして選択する。
回転位置角θｒｅの変化は、高周波電圧指令値ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，βの角周波数ωｈに比べて小さいので、今回推定される回転位置角θｒｅは、前回推定された回転位置角θｒｅ１に対して変化が小さい。よって、回転位置角候補θｒｅ，ｄ，θｒｅ，ｑのうち、誤差εｄ，εｑが小さいほうを採用することが望ましい。
上述した第１乃至第３の選択方法のいずれか一つを採用した回転位置角推定装置Ｃによれば、いずれの場合においても誤差の小さい回転位置角を推定することができる。
上述した第７の実施の形態及び本実施の形態のいずれにおいても、回転位置角推定部１ａ，２ａに替えて、第２の実施の形態及び第５の実施の形態で説明された回転位置角推定部１ｂ，２ｂを採用してもよいし、第３の実施の形態及び第６の実施の形態で説明された回転位置角推定部１ｄ，２ｄを採用してもよい。
上述した実施の形態のいずれにおいても、誘起電圧定数Ｋｅを零とすることができる。すなわち、本発明は、磁石を有する突極モータに限らず、磁石を有さない突極モータ、例えばリラクタンスモータへ適用することもできる。
第１の実施の形態で説明される、回転位置角推定装置を概念的に示すブロック図である。 位置角演算部１３を概念的に示すブロック図である。 第２の実施の形態で説明される、回転位置角推定装置を概念的に示すブロック図である。 第３の実施の形態で説明される、回転位置角推定装置を概念的に示すブロック図である。 位置角演算部１７を概念的に示すブロック図である。 選定部１７１での演算を概念的に示すフローチャート図である。 第４の実施の形態で説明される、回転位置角推定装置を概念的に示すブロック図である。 位置角演算部２３を概念的に示すブロック図である。 第５の実施の形態で説明される、回転位置角推定装置を概念的に示すブロック図である。 第６の実施の形態で説明される、回転位置角推定装置を概念的に示すブロック図である。 位置角演算部２７を概念的に示すブロック図である。 第７の実施の形態で説明される、回転位置角推定装置を概念的に示すブロック図である。 選択部８１を概念的に示すブロック図である。 第８の実施の形態で説明される、選択部８１を概念的に示すブロック図である。 選択部８１を概念的に示すブロック図である。 ｄ軸電流及びｑ軸電流の高周波成分と位相との関係を示す図である。 選択部８１を概念的に示すブロック図である。 固定座標系と回転座標系を示す平面図である。
符号の説明
θｒｅ，θｒｅ１ 回転位置角
θｒｅ，ｄ，θｒｅ，ｑ 回転位置角候補
ｖ* １，α，ｖ* １，β 電圧指令値
ωｈ 角周波数
ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β 高周波電圧指令値
ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ ３相電圧
ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ ３相電流
ｖα，ｖβ ２相電圧
ｉα，ｉβ ２相電流
Ｌｄ ｄ軸インダクタンス
Ｌｑ ｑ軸インダクタンス
λｄ，α，λｄ，β，λｑ，α，λｑ，β 磁束鎖交数
λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β，λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β 磁束鎖交数の高周波成分
ｉｄｈ ｄ軸電流の高周波成分
ｉｑｈ ｑ軸電流の高周波成分
｜λｄ，ｈ｜，｜λｑ，ｈ｜，｜ｉｄｈ｜，｜ｉｑｈ｜ 高周波成分の振幅
γ１，γ２ 振幅比
Ｊ１，Ｊ２ 所定値
θｈ 高周波電圧の位相
θｉｈ 電流の高周波成分の位相
Ｓ１，Ｓ２ （位相）領域
εｄ，εｑ 誤差
１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，１ｃ 回転位置角推定部
２ 突極モータ
３ 高周波電圧発生部
４ 電流制御部
５ インバータ
６ ３／２相変換部
１１ λｄ演算部
２１ λｑ演算部
１２，１５２，２２，２５２ ＢＰＦ部
１３，２３ 位置角演算部
１５，１６，２５，２６ 識別信号発生部
１３４，２３４ 選定部
１５１ ｄ軸電流演算部
２５１ ｑ軸電流演算部
１７，２７ 位置角演算部
８１ 選択部
８１１ａ，８１１ｂ，８１４ａ，８１４ｂ 振幅計算部
８１２，８１５ 振幅比計算部
８１３，８１６，８１８，８２１ 判定部
８１７ 位相計算部
８１９ 記憶部
８２０ａ，８２０ｂ 誤差計算部

Claims (44)

  1. 突極性を有するモータの回転位置角（θｒｅ）を推定する方法であって、
    （ａ）電圧指令値（ｖ* １，α，ｖ* １，β）と、前記電圧指令値よりも大きな角周波数（ωｈ）を有する高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）とを重畳して、第２の電圧指令値（ｖ* α，ｖ* β）を得るステップと、
    （ｂ）前記第２の電圧指令値に基づいてインバータ（５）から前記モータに入力される電圧（ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ）及び電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を、固定座標系で求めるステップと、
    （ｃ）前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）とに基づいて、前記回転位置角を求めるステップと
    を備え、
    前記ステップ（ｃ）では、
    （ｃ−１）前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）と、前記モータのインダクタンス（Ｌｑ；Ｌｄ）とに基づいて磁束鎖交数（λｄ，α，λｄ，β；λｑ，α，λｑ，β）を求めるステップと、
    （ｃ−２）前記磁束鎖交数を前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β；λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求めるステップと、
    （ｃ−３）前記角周波数近傍の角周波数を有する第２の高周波成分（ｉｄｈ；ｉｑｈ）を求めるステップと、
    （ｃ−４）前記第１の高周波成分と前記第２の高周波成分とから前記回転位置角（θｒｅ）を求めるステップと
    を行う、回転位置角推定方法。
  2. 前記ステップ（ｃ−３）は、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）を前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標に変換して、前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、前記第２の高周波成分（ｉｄｈ；ｉｑｈ）を求める、請求項１記載の回転位置角推定方法。
  3. 前記ステップ（ｃ−３）は、前記高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）の位相（θｈ）に基づいて前記第２の高周波成分（ｉｄｈ；ｉｑｈ）を求める、請求項１記載の回転位置角推定方法。
  4. 前記ステップ（ｃ−４）は、前記第２の高周波成分（ｉｄｈ；ｉｑｈ）の符号に基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を選定するステップを更に含む、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法。
  5. 前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記回転座標のｄ軸への成分（ｉｄｈ）を求め、これらに基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を求める、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法。
  6. 前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記回転座標のｑ軸への成分（ｉｑｈ）を求め、これらに基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を求める、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法。
  7. 前記ステップ（ｃ）において、
    前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸に直交するｄ軸方向への成分（ｉｄｈ）を求め、これらに基づいて第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）が求められ、
    前記モータのインダクタンスのうち、前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸方向への成分（ｉｑｈ）を求め、これらに基づいて第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が求められ、
    前記モータのインダクタンスのうち前記ｄ軸方向への成分を採用して得られた前記第１の高周波成分の振幅（｜λｑ，ｈ｜）に対する、前記モータのインダクタンスのうち前記ｑ軸方向への成分を採用して得られた前記第１の高周波成分の振幅（｜λｄ，ｈ｜）の比である振幅比（γ１）を求め、
    前記振幅比が所定値（Ｊ１）よりも大きい時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角（θｒｅ）とし、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法。
  8. 前記ステップ（ｃ）において、
    前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸に直交するｄ軸方向への成分（ｉｄｈ）を求め、これらに基づいて第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）が求められ、
    前記モータのインダクタンスのうち、前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸方向への成分（ｉｑｈ）を求め、これらに基づいて第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が求められ、
    前記第２の高周波成分の前記ｑ軸方向への成分（ｉｑｈ）の振幅に対する、前記第２の高周波成分の前記ｄ軸方向への成分（ｉｄｈ）の振幅の比である振幅比（γ２）を求め、
    前記振幅比が所定値（Ｊ２）よりも大きい時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記比が前記所定値よりも小さい時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法。
  9. 前記所定値は、前記モータのインダクタンスの前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）に対する前記ｑ軸方向への成分（Ｌｑ）の比である、請求項８記載の回転位置角推定方法。
  10. 前記ステップ（ｃ）において、
    前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸に直交するｄ軸方向への成分（ｉｄｈ）を求め、これらに基づいて第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）が求められ、
    前記モータのインダクタンスのうち、前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸方向への成分（ｉｑｈ）を求め、これらに基づいて第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が求められ、
    前記第２の高周波成分の前記固定座標系での位相（θｉｈ）に基づいて、前記第１の回転位置角候補及び前記第２の回転位置角候補のどちらか一方を選択して、前記回転位置角とする、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法。
  11. 前記位相（θｉｈ）は、前記高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）の前記固定座標系での位相から９０°を差し引いた値である、請求項１０記載の回転位置角推定方法。
  12. 前記第２の高周波成分の前記ｑ軸方向への第１成分（ｉｑｈ）と、前記第２の高周波成分の前記ｄ軸方向への第２成分（ｉｄｈ）とを予め求め、
    前記第１成分の振幅（｜ｉｑｈ｜）に対する前記第２成分の振幅（｜ｉｄｈ｜）の振幅比を求め、
    前記振幅比が所定値よりも大きい時の第１の位相領域（Ｓ１）と、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時の第２の位相領域（Ｓ２）とを求め、
    前記位相が前記第１の位相領域内にある時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記位相が前記第２の位相領域内にある時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする、請求項１０または請求項１１記載の回転位置角推定方法。
  13. 前記第２の高周波成分の前記ｑ軸方向への第１成分（ｉｑｈ）と、前記第２の高周波成分の前記ｄ軸方向への第２成分（ｉｄｈ）は、前記モータの突極比及び前記高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）から求める、請求項１２記載の回転位置角推定方法。
  14. 前記ステップ（ｃ）において、
    前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸に直交するｄ軸方向への成分（ｉｄｈ）を求め、これらに基づいて第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）が求められ、
    前記モータのインダクタンスのうち、前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸方向への成分（ｉｑｈ）を求め、これらに基づいて第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が求められ、
    予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）と前記第１の回転位置角候補との差の絶対値を、第１誤差（εｄ）として求め、
    前記予め求められた前記回転位置角と前記第２の回転位置角候補との差の絶対値を、第２誤差（εｑ）として求め、
    前記第１誤差が前記第２誤差よりも小さい時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記第１誤差が前記第２誤差よりも大きい時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法。
  15. 突極性を有するモータの回転位置角（θｒｅ）を推定する方法であって、
    （ａ）電圧指令値（ｖ* １，α，ｖ* １，β）と、前記電圧指令値よりも大きな角周波数（ωｈ）を有する高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）とを重畳して、第２の電圧指令値（ｖ* α，ｖ* β）を得るステップと、
    （ｂ）前記第２の電圧指令値に基づいてインバータ（５）から前記モータに入力される電圧（ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ）及び電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を、固定座標系で求めるステップと、
    （ｃ）前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）とに基づいて、前記回転位置角を求めるステップと
    を備え、
    前記ステップ（ｃ）では、
    （ｃ−１）前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）と、前記モータのインダクタンス（Ｌｑ；Ｌｄ）とに基づいて磁束鎖交数（λｄ，α，λｄ，β；λｑ，α，λｑ，β）を求めるステップと、
    （ｃ−２）前記磁束鎖交数を前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β；λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求めるステップと、
    （ｃ−３）前記第１の高周波成分から多値で求まる前記回転位置角（θｒｅ）を、予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）に基づいて一つ選定するステップと
    を行う、回転位置角推定方法。
  16. 前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を求める、請求項１５記載の回転位置角推定方法。
  17. 前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を求める、請求項１５記載の回転位置角推定方法。
  18. 前記ステップ（ｃ）において、
    前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）が求められ、
    前記モータのインダクタンスのうち、前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記ｑ軸方向への成分（ｉｑｈ）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が求められ、
    前記モータのインダクタンスのうち前記ｄ軸方向への成分を採用して得られた前記第１の高周波成分の振幅（｜λｑ，ｈ｜）に対する、前記モータのインダクタンスのうち前記ｑ軸方向への成分を採用して得られた前記第１の高周波成分の振幅（｜λｄ，ｈ｜）の比である振幅比（γ１）を求め、
    前記振幅比が所定値（Ｊ１）よりも大きい時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角（θｒｅ）とし、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする、請求項１５乃至請求項１７のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法。
  19. 前記ステップ（ｃ）において、
    前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）が求められ、
    前記モータのインダクタンスのうち、前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が求められ、
    前記第２の高周波成分の前記固定座標系での位相（θｉｈ）に基づいて、前記第１の回転位置角候補及び前記第２の回転位置角候補のどちらか一方を選択して、前記回転位置角とする、請求項１５乃至請求項１７のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法。
  20. 前記位相（θｉｈ）は、前記高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）の前記固定座標系での位相から９０°を差し引いた値である、請求項１９記載の回転位置角推定方法。
  21. 前記第２の高周波成分の前記ｑ軸方向への第１成分（ｉｑｈ）と、前記第２の高周波成分の前記ｄ軸方向への第２成分（ｉｄｈ）とを予め求め、
    前記第１成分の振幅（｜ｉｑｈ｜）に対する前記第２成分の振幅（｜ｉｄｈ｜）の振幅比を求め、
    前記振幅比が所定値よりも大きい時の第１の位相領域（Ｓ１）と、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時の第２の位相領域（Ｓ２）とを求め、
    前記位相が前記第１の位相領域内にある時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記位相が前記第２の位相領域内にある時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする、請求項１９または請求項２０記載の回転位置角推定方法。
  22. 前記第２の高周波成分の前記ｑ軸方向への第１成分（ｉｑｈ）と、前記第２の高周波成分の前記ｄ軸方向への第２成分（ｉｄｈ）は、前記モータの突極比及び前記高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）から求める、請求項２１記載の回転位置角推定方法。
  23. 前記ステップ（ｃ）において、
    前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）が求められ、
    前記モータのインダクタンスのうち、前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角とに基づいて第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が求められ、
    前記予め求められた前記回転位置角と前記第１の回転位置角候補との差の絶対値を、第１誤差（εｄ）として求め、
    前記予め求められた前記回転位置角と前記第２の回転位置角候補との差の絶対値を、第２誤差（εｑ）として求め、
    前記第１誤差が前記第２誤差よりも小さい時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記第１誤差が前記第２誤差よりも大きい時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする、請求項１５乃至請求項１７のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法。
  24. 請求項１乃至請求項２３のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法を用いて得られた前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて、前記電圧指令値（ｖ* １，α，ｖ* １，β）が求められる、モータの制御方法。
  25. 回転位置角推定部（１ａ；１ｂ；２ａ；２ｂ）と、
    高周波電圧発生部（３）と、
    電流制御部（４）と、
    加算器（３４）と、
    インバータ（５）と、
    相変換部（６）と
    を備え、
    前記電流制御部は電圧指令値（ｖ* １，α，ｖ* １，β）を発生し、
    前記高周波電圧発生部は前記電圧指令値よりも大きな角周波数（ωｈ）を有する高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）を発生し、
    前記加算器は、前記高周波電圧の指令値と前記電圧指令値とを重畳し、これを第２の電圧指令値（ｖ* α，ｖ* β）として出力し、
    前記相変換部は、第２の電圧指令値に基づいてインバータ（５）から前記モータに入力される電圧（ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ）及び電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を、固定座標系で求め、
    前記回転位置角推定部は、前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）とに基づいて、前記モータの回転位置角（θｒｅ）を求め、
    前記回転位置角推定部は、
    前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）と、前記モータのインダクタンス（Ｌｑ；Ｌｄ）とに基づいて磁束鎖交数（λｄ，α，λｄ，β；λｑ，α，λｑ，β）を求める第１の演算部（１１；２１）と、
    前記磁束鎖交数を前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β；λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求めるバンドパスフィルタ（１２；２２）と、
    前記角周波数近傍の角周波数を有する第２の高周波成分（ｉｄｈ；ｉｑｈ）を求める第２の演算部（１５；１６；２５；２６）と、
    前記第１の高周波成分と前記第２の高周波成分から前記回転位置角（θｒｅ）を求める第３の演算部（１３；２３）と
    を有する、回転位置角推定装置。
  26. 前記第２の演算部（１５；２５）は、
    前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）を、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標に変換する変換部（１５１；２５１）と、
    前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、前記第２の高周波成分（ｉｄｈ；ｉｑｈ）を求めるバンドパスフィルタ（１５２；２５２）と
    を備える、請求項２５記載の回転位置角推定装置。
  27. 前記第２の演算部（１６；２６）は、前記高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）の位相（θｈ）に基づいて前記第２の高周波成分（ｉｄｈ；ｉｑｈ）を求める、請求項２５記載の回転位置角推定装置。
  28. 前記第３の演算部（１３；２３）は、前記第２の高周波成分（ｉｄｈ；ｉｑｈ）の符号に基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を選定する選定部（１３４；２３４）を更に含む、請求項２５乃至請求項２７のいずれか一つに記載の回転位置角推定装置。
  29. 前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記回転座標のｄ軸への成分（ｉｄｈ）を求め、これらに基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を求める、請求項２５乃至請求項２８のいずれか一つに記載の回転位置角推定装置。
  30. 前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、前記第２の高周波成分として前記回転座標のｑ軸への成分（ｉｑｈ）を求め、これらに基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を求める、請求項２５乃至請求項２８のいずれか一つに記載の回転位置角推定装置。
  31. 第１の回転位置角推定部（１ａ；１ｂ）と、
    第２の回転位置角推定部（２ａ；２ｂ）と、
    高周波電圧発生部（３）と、
    電流制御部（４）と、
    加算器（３４）と、
    インバータ（５）と、
    相変換部（６）と、
    選択部（８１）と
    を備え、
    前記電流制御部は電圧指令値（ｖ* １，α，ｖ* １，β）を発生し、
    前記高周波電圧発生部は前記電圧指令値よりも大きな角周波数（ωｈ）を有する高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）を発生し、
    前記加算器は、前記高周波電圧の指令値と前記電圧指令値とを重畳し、これを第２の電圧指令値（ｖ* α，ｖ* β）として出力し、
    前記相変換部は、第２の電圧指令値に基づいてインバータ（５）から前記モータに入力される電圧（ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ）及び電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を、固定座標系で求め、
    前記第１の回転位置角推定部は、
    前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）と、前記モータのインダクタンスのうち、回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）とに基づいて第１の磁束鎖交数（λｄ，α，λｄ，β）を求める第１の演算部（１１）と、
    前記第１の磁束鎖交数を前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、前記第１の磁束鎖交数の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求めるバンドパスフィルタ（１２）と、
    前記角周波数近傍の角周波数を有する第２の高周波成分として、前記ｑ軸方向に直交するｄ軸方向への第１成分（ｉｄｈ）を求める第２の演算部（１５；１６）と、
    前記第１の磁束鎖交数の前記高周波成分と、前記第２の高周波成分の前記第１成分とに基づいて第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）を求める第３の演算部（１３）と
    を有し、
    前記第２の回転位置角推定部は、
    前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）と、前記モータのインダクタンスのうち前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）とに基づいて第２の磁束鎖交数（λｑ，α，λｑ，β）を求める第４の演算部（２１）と、
    前記磁束鎖交数を前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、前記第２の磁束鎖交数の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求めるバンドパスフィルタ（２２）と、
    前記角周波数近傍の角周波数を有する第２の高周波成分として、前記ｑ軸方向への第２成分（ｉｑｈ）を求める第５の演算部（２５；２６）と、
    前記第２の磁束鎖交数の前記高周波成分と、前記第２の高周波成分の前記第２成分とに基づいて第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）を求める第６の演算部（２３）と
    を有し、
    前記選択部は、前記第１の回転位置角候補及び前記第２の回転位置角候補のいずれか一方を、前記回転位置角として選択する、回転位置角推定装置。
  32. 回転位置角推定部（１ａ；１ｂ；２ａ；２ｂ）と、
    高周波電圧発生部（３）と、
    電流制御部（４）と、
    加算器（３４）と、
    インバータ（５）と、
    相変換部（６）と
    を備え、
    前記電流制御部は電圧指令値（ｖ* １，α，ｖ* １，β）を発生し、
    前記高周波電圧発生部は前記電圧指令値よりも大きな角周波数（ωｈ）を有する高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）を発生し、
    前記加算器は、前記高周波電圧の指令値と前記電圧指令値とを重畳し、これを第２の電圧指令値（ｖ* α，ｖ* β）として出力し、
    前記相変換部は、第２の電圧指令値に基づいてインバータ（５）から前記モータに入力される電圧（ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ）及び電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を、固定座標系で求め、
    前記回転位置角推定部は、前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）とに基づいて、前記モータの回転位置角（θｒｅ）を求め、
    前記回転位置角推定部は、
    前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）と、前記モータのインダクタンス（Ｌｑ；Ｌｄ）とに基づいて磁束鎖交数（λｄ，α，λｄ，β；λｑ，α，λｑ，β）を求める第１の演算部（１１；２１）と、
    前記磁束鎖交数を前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β；λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求めるバンドパスフィルタ（１２；２２）と、
    予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）が与えられ、前記第１の高周波成分から多値で求まる前記回転位置角（θｒｅ）を、前記予め求められた前記回転位置角に基づいて一つ選定する第２の演算部（１７；２７）と
    を有する、回転位置角推定装置。
  33. 前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）を採用して前記第１の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を求める、請求項３２記載の回転位置角推定装置。
  34. 前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｄ軸方向への成分（Ｌｄ）を採用して前記第１の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求め、これと前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）とに基づいて前記回転位置角（θｒｅ）を求める、請求項３２記載の回転位置角推定装置。
  35. 第１の回転位置角推定部（１ａ；１ｂ）と、
    第２の回転位置角推定部（２ａ；２ｂ）と、
    高周波電圧発生部（３）と、
    電流制御部（４）と、
    加算器（３４）と、
    インバータ（５）と、
    相変換部（６）と、
    選択部（８１）と
    を備え、
    前記電流制御部は電圧指令値（ｖ* １，α，ｖ* １，β）を発生し、
    前記高周波電圧発生部は前記電圧指令値よりも大きな角周波数（ωｈ）を有する高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）を発生し、
    前記加算器は、前記高周波電圧の指令値と前記電圧指令値とを重畳して、これを第２の電圧指令値（ｖ* α，ｖ* β）として出力し、
    前記相変換部は、第２の電圧指令値に基づいてインバータ（５）から前記モータに入力される電圧（ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ）及び電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を、固定座標系で求め、
    前記第１の回転位置角推定部は、
    前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）と、前記モータのインダクタンスのうち、回転位置角（θｒｅ）に基づいて回転する回転座標のｑ軸方向への成分（Ｌｑ）とに基づいて第１の磁束鎖交数（λｄ，α，λｄ，β）を求める第１の演算部（１１）と、
    前記第１の磁束鎖交数を前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、前記第１の磁束鎖交数の高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）を求めるバンドパスフィルタ（１２）と、
    予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）が与えられ、前記第１の高周波成分から多値で求まる前記回転位置角（θｒｅ）を、前記予め求められた前記回転位置角に基づいて一つ選定する第２の演算部（１７）と
    を有し、
    前記第２の回転位置角推定部は、
    前記固定座標系で求めた電圧（ｖα，ｖβ）と、前記固定座標系で求めた電流（ｉα，ｉβ）と、前記モータのインダクタンスのうち前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）とに基づいて第２の磁束鎖交数（λｑ，α，λｑ，β）を求める第３の演算部（２１）と、
    前記磁束鎖交数を前記角周波数（ωｈ）の近傍で濾波して、前記第２の磁束鎖交数の高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）を求めるバンドパスフィルタ（２２）と、
    前記予め求められた前記回転位置角（θｒｅ１）が与えられ、前記第１の高周波成分から多値で求まる前記回転位置角（θｒｅ）を、前記予め求められた前記回転位置角に基づいて一つ選定する第４の演算部（２７）と
    を有し、
    前記選択部は、前記第１の回転位置角候補及び前記第２の回転位置角候補のいずれか一方を、前記回転位置角として選択する、回転位置角推定装置。
  36. 前記選択部（８１）は、
    第１の振幅計算部（８１１ａ）と、
    第２の振幅計算部（８１１ｂ）と、
    振幅比計算部（８１２）と、
    判定部（８１３）と
    を有し、
    前記第１の振幅計算部は、前記第１の磁束鎖交数の前記高周波成分（λｄ，ｈ，α，λｄ，ｈ，β）が与えられて、前記第１の磁束鎖交数の前記高周波成分の第１振幅（｜λｄ，ｈ｜）を求め、
    前記第２の振幅計算部は、前記第２の磁束鎖交数の前記高周波成分（λｑ，ｈ，α，λｑ，ｈ，β）が与えられて、前記第２の磁束鎖交数の前記高周波成分の第２振幅（｜λｑ，ｈ｜）を求め、
    前記振幅比計算部は、前記第２振幅に対する前記第１振幅の振幅比（γ１）を求め、
    前記判定部は、前記第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）及び前記第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が与えられ、前記振幅比が所定値（Ｊ１）よりも大きい時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする、請求項３１または請求項３５記載の回転位置角推定装置。
  37. 前記選択部（８１）は、
    第１の振幅計算部（８１４ａ）と、
    第２の振幅計算部（８１４ｂ）と、
    振幅比計算部（８１５）と、
    判定部（８１６）と
    を有し、
    前記第１の振幅計算部は、前記第２の高周波成分の前記第１成分（ｉｄｈ）が与えられ、前記第１成分の第１振幅（｜ｉｄｈ｜）を求め、
    前記第２の振幅計算部は、前記第２の高周波成分の前記第２成分（ｉｑｈ）が与えられ、前記第２成分の第２振幅（｜ｉｑｈ｜）を求め、
    前記振幅比計算部は、前記第２振幅に対する前記第１振幅の振幅比（γ２）を求め、
    前記判定部は、前記第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）及び前記第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が与えられ、前記振幅比が所定値（Ｊ２）よりも大きい時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時には、前記第２の回転位置角候補を前記回転位置角とする、請求項３１記載の回転位置角推定装置。
  38. 前記所定値は、前記モータのインダクタンスの前記ｄ軸方向への成分（Ｌｄ）に対する前記ｑ軸方向への成分（Ｌｑ）の比である、請求項３７記載の回転位置角推定装置。
  39. 前記選択部（８１）は、
    位相計算部（８１７）と、
    判定部（８１８）と
    を有し、
    前記位相計算部は、前記第２の高周波成分の前記固定座標系での位相（θｉｈ）を求め、
    前記判定部は、前記第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）及び前記第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が与えられ、前記位相の値に従って、前記第１の回転位置角候補及び前記第２の回転位置角候補のどちらか一方を前記回転位置角とする、請求項３１または請求項３５記載の回転位置角推定装置。
  40. 前記位相（θｉｈ）は、前記高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）の前記固定座標系での位相から９０°を差し引いた値である、請求項３９記載の回転位置角推定装置。
  41. 前記判定部（８１８）は、前記位相（θｉｈ）が第１の位相領域（Ｓ１）内にある時には、前記第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）を前記回転位置角（θｒｅ）とし、前記位相が前記第２の位相領域（Ｓ２）内にある時には、前記第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）を前記回転位置角とし、
    前記第１の位相領域は、振幅比が所定値よりも大きく、
    前記第２の位相領域は、前記振幅比が前記所定値よりも小さく、
    前記振幅比は、前記第２の高周波成分の前記ｑ軸方向への第１成分（ｉｑｈ）の振幅（｜ｉｑｈ｜）に対する、前記第２の高周波成分の前記ｄ軸方向への第２成分（ｉｄｈ）の振幅（｜ｉｄｈ｜）の比である、請求項３９または請求項４０記載の回転位置角推定装置。
  42. 前記第２の高周波成分の前記ｑ軸方向への第１成分（ｉｑｈ）及び前記第２の高周波成分の前記ｄ軸方向への第２成分（ｉｄｈ）には、前記モータの突極比及び前記高周波電圧の指令値（ｖ* ｈ，α，ｖ* ｈ，β）から求まる電流の前記ｑ軸方向の成分及び前記ｄ軸方向の成分がそれぞれ採用される、請求項４１記載の回転位置角推定装置。
  43. 前記選択部（８１）は、
    記憶部（８１９）と、
    第１の誤差計算部（８２０ａ）と、
    第２の誤差計算部（８２０ｂ）と、
    判定部（８２１）と
    を有し、
    前記記憶部は、予め求められた回転位置角（θｒｅ１）を記憶し、
    前記第１の誤差計算部は、前記第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）及び前記予め求められた前記回転位置角が与えられ、前記回転位置角と前記第１の回転位置角候補との差の絶対値を第１誤差（εｄ）として求め、
    前記第２の誤差計算部は、前記第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）及び前記予め求められた前記回転位置角が与えられ、前記回転位置角と前記第２の回転位置角候補との差の絶対値を第２誤差（εｑ）として求め、
    前記判定部は、前記第１の回転位置角候補（θｒｅ，ｄ）及び前記第２の回転位置角候補（θｒｅ，ｑ）が与えられ、前記第１誤差が前記第２誤差よりも小さい時には、前記第１の回転位置角候補を前記回転位置角（θｒｅ）とし、前記第１誤差が前記第２誤差よりも大きい時には、前記第２の回転位置角を前記回転位置角とする、請求項３１または請求項３５記載の回転位置角推定装置。
  44. 請求項２５乃至請求項４３のいずれか一つに記載の回転位置角推定装置を用いて得られた前記回転位置角（θｒｅ）に基づいて、前記電流制御部（４）が前記電圧指令値（ｖ* １，α，ｖ* １，β）を発生する、モータの制御装置。
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