JP2007282300A - モーター制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モーター磁石と電流検出器の温度変化に起因したモータートルク変動を抑制する。
【解決手段】トルク目標値とモーター回転速度とに応じたｄｑ軸電流目標値を設定してｄｑ軸電流検出値をｄｑ軸電流目標値に一致させるためのｄｑ軸電圧目標値を演算し、ｄｑ軸電圧目標値を三相交流座標系の三相交流電圧目標値に変換して三相交流電圧目標値に応じた三相交流電圧を三相同期モーターに印加して駆動するモーター制御装置において、トルク目標値、モーター回転速度、ｄｑ軸電圧目標値、ｄｑ軸電流検出値および巻線温度検出値に基づいてモーターのトルク変動量を演算し、トルク変動量によりトルク目標値を補正するとともに、トルク目標値、モーター回転速度、ｄｑ軸電圧目標値、ｄｑ軸電流検出値および巻線温度検出値に基づいて電流検出器の温度変化に起因した電流検出値変化量を演算し、電流検出値変化量によりｄｑ軸電流検出値を補正する。
【選択図】図１５

Description

本発明は交流電動機（この明細書では交流モーターという）の制御装置に関する。

永久磁石型同期モーターの発生トルクは、モーターに発生している磁束のベクトルと巻線に流れている電流のベクトルの外積で表される。
モーターに発生する磁束とは、永久磁石による磁束（この明細書では“磁石磁束”という）と、巻線に電流を流すことによって巻線および巻線の鉄心が電磁石として作用し発生する磁束（この明細書では“電流磁束”という）とを合成したものである。磁石磁束、および、電流に対する電流磁束の発生比率（この明細書ではインダクタンスという）はモーター特有のパラメーターであるため、トルク目標値に応じた電流目標値に対して電流検出値をフィードバックする電流フィードバック制御系を構成し、モータートルクを制御することがある。

ところが、磁石磁束は磁石の温度によって変化することが知られており、トルク目標値に応じた電流目標値を設定しても、磁石の温度が変化するとモータートルクが変化してしまい、トルク目標値どおりのモータートルクが得られない。
また、電流フィードバック制御に用いる電流検出器の温度が変化すると、実際に流れている電流に対する電流検出器の検出特性、すなわちオフセットや傾きが変化するため、電流目標値が変化していないのに電流フィードバック制御による実電流が変化してしまい、トルク目標値どおりのモータートルクが得られない。

このような問題を解決するために、トルク検出器を用いてモータートルクを実際に検出し、トルク目標値に対してトルク検出値をフィードバックするトルクフィードバック制御系を構成し、モータートルクを制御する方法が考えられるが、トルク検出器を用いることによるコスト増や、トルク検出器の取り付けスペースなどの問題がある。

そこで、磁石磁束の変化量を推定して電流目標値を補正し、モータートルクがトルク目標値に一致するようにした装置（特許文献１〜３参照）や、電気角１周期間の電流検出値平均値を電流検出器の０点とし、電流検出器の温度変化によるオフセット変動を抑制してモータートルクがトルク目標値に一致するようにした装置（特許文献４参照）が知られている。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開平０７−２１２９１５号公報 特開２００２−０７８３９０号公報 特開２０００−２２４８１２号公報 特開平０５−２５２７８５号公報

ところで、モーターの鉄心が磁気的に飽和する領域では、磁石磁束が小さくなるとその分だけ磁気飽和が緩和されるため、電流磁束が通りやすくなって大きくなり、逆に磁束磁束が大きくなると電流磁束が小さくなる。換言すれば、磁気的に飽和している状況では磁石磁束が変化するとインダクタンスも変化するため、電流磁束が変化する。しかし、上述した従来のモーター制御装置では、この点が考慮されていないので、電流磁束変化に起因したモータートルク変動には対応できない。
また、電流検出器の温度変化により実電流に対する電流検出値の傾きが変化した場合には、電流の基本波成分の振幅自体が変化するため、電気角１周期の間の電流検出値平均値が０となってしまい、実電流に対する電流検出値の傾きの温度変動を検出することができず、電流検出器の温度変化に起因したモータートルク変動には対応できない。

（１） 本発明では、トルク目標値とモーター回転速度とに応じたｄｑ軸電流目標値を設定してｄｑ軸電流検出値をｄｑ軸電流目標値に一致させるためのｄｑ軸電圧目標値を演算し、ｄｑ軸電圧目標値を三相交流座標系の三相交流電圧目標値に変換して三相交流電圧目標値に応じた三相交流電圧を三相同期モーターに印加して駆動するモーター制御装置において、トルク目標値、モーター回転速度、ｄｑ軸電圧目標値、ｄｑ軸電流検出値および巻線温度検出値に基づいてモーターのトルク変動量を演算し、トルク変動量によりトルク目標値を補正する。
（２） また、本発明では、トルク目標値とモーター回転速度とに応じたｄｑ軸電流目標値を設定してｄｑ軸電流検出値をｄｑ軸電流目標値に一致させるためのｄｑ軸電圧目標値を演算し、ｄｑ軸電圧目標値を三相交流座標系の三相交流電圧目標値に変換して三相交流電圧目標値に応じた三相交流電圧を三相同期モーターに印加して駆動するモーター制御装置において、トルク目標値、モーター回転速度、ｄｑ軸電圧目標値、ｄｑ軸電流検出値および巻線温度検出値に基づいて電流検出器の温度変化に起因した電流検出値変化量を演算し、電流検出値変化量によりｄｑ軸電流検出値を補正する。

本発明によれば、モーター磁石と電流検出器の温度変化に起因したモータートルク変動を抑制することができる。

《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図である。第１の実施の形態のモーター制御装置は、図１に示すように、各種機能を備えた多くの制御ブロックと機器から構成されており、各制御ブロックはマイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品によってソフトウエア形態で実現される。

電流・電圧目標値生成器１は、補正後のトルク目標値Ｔ^＊’とモーター回転速度Ｎに応じた電流目標値ｉd^＊、ｉq^＊および誘起電圧値ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplを出力する。具体的には、トルク目標値Ｔ^＊’とモーター回転速度Ｎに応じた電流目標値ｉd^＊、ｉq^＊および誘起電圧値ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplをモーター評価実験などにより設定し、予めテーブルデータとしてメモリ（不図示）に記憶しておく。

図２にテーブルデータの一例を示す。この一実施の形態では、モーター回転速度Ｎを例えば５００ｒｐｍおきに、トルク目標値Ｔ^＊’を例えば１０Ｎｍおきに設定する精度のデータテーブルを用いる。そして、モーター制御時には現在のトルク目標値Ｔ^＊’とモーター回転速度Ｎを指標としてテーブルデータを参照し、指標周囲のデータ（図中に黒丸印で示す）を用いて線形近似などにより指標に対応する電流目標値ｉd^＊、ｉq^＊と誘起電圧値ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcpl（図中に白丸印で示す）を算出する。

電流ベクトル制御器２は、電流・電圧目標値生成器１から入力した電流目標値ｉd^＊、ｉq^＊と誘起電圧値ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplと、座標変換器１０から入力したｄｑ軸の検出電流ｉd、ｉqとに基づいて、電流誤差ＰＩ増幅および非干渉制御からなる電流ベクトル制御処理を行い、ｄｑ軸の電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊を出力する。なお、座標変換器１０は、電流検出器６ａ、６ｂにより検出した三相交流座標系における三相交流電流ｉu、ｉvを回転直交座標系（ｄｑ軸座標系）における検出電流ｉd、ｉqへ変換する。

座標変換器３は、ｄｑ軸座標系における電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊を三相交流座標系における電圧目標値ｖu^＊、ｖv^＊、ｖw^＊に変換する。ＰＷＭ変換器４は、三相交流電圧目標値ｖu^＊、ｖv^＊、ｖw^＊をインバーター５のパワー素子駆動信号Ｄu、Ｄv、Ｄwへ変換する。インバーター５は、バッテリー５ａの直流電源をパワー素子（不図示）により三相交流電圧Ｖu、Ｖv、Ｖwへ変換し、モーター７に印加して駆動する。位置変換器８は三相同期モーター７の回転子の電気角θを検出し、速度演算器９はモーター電気角θの変化に基づいてモーター回転速度Ｎ（ｒｐｍ）と電気角速度ω（＝２π・Ｎ／６０）（rad／sec）を演算する。巻線温度検出器１４は、三相同期モーター７の巻線温度ｔを検出する。

トルク変動量演算部１１は、基準電圧・巻線温度生成器１２とトルク変動量推定器１３を備えている。基準電圧・巻線温度生成器１２は、トルク目標値Ｔ^＊およびモーター回転速度Ｎに応じた基準電圧値ｖd_ref、ｖq_refと基準巻線温度ｔrefを出力する。具体的には、トルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに応じた基準電圧値ｖd_ref、ｖq_refと基準巻線温度ｔrefをモーター評価実験などにより設定し、予めテーブルデータとしてメモリ（不図示）に記憶しておく。

ここで、基準電圧値ｖd_ref、ｖq_refは、モーター７がトルク目標値Ｔ^＊に等しいトルクを発生しているときの電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊であり、予め実験により計測する。同様に、基準巻線温度ｔrefは、モーター７がトルク目標値Ｔ^＊に等しいトルクを発生しているときの巻線温度ｔであり、予め実験により計測する。

モーター制御時には、現在のトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎを指標としてテーブルデータを参照し、指標周囲のデータを用いて線形近似などにより指標に対応する基準電圧値ｖd_ref、ｖq_refと基準巻線温度ｔrefを算出する。

トルク変動量推定器１３では基準電圧値ｖd_ref、ｖq_ref、基準巻線温度ｔref、電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊、検出電流ｉd、ｉqおよび巻線温度ｔに基づいてトルク変動量ΔＴを推定する。このトルク変動量ΔＴの推定方法については詳細を後述する。ローパスフィルター１６は推定トルク変動量ΔＴにノイズ低減処理を施し、ＰＩ（比例・積分）増幅器１５はノイズ低減処理後の推定トルク変動量ΔＴをＰＩ演算増幅する。加算器１７はトルク目標値Ｔ^＊からＰＩ増幅器１５の出力（推定トルク変動量ΔＴ）を減じてトルク目標値Ｔ^＊’を算出し、電流・電圧目標値生成器１へ出力する。

《トルク変動量ΔＴの推定方法１》
次に、磁石磁束の温度変化によるトルク変動量ΔＴの推定方法について述べる。一般に、永久磁石型同期モーターにおける電圧方程式は（１）式で表され、トルク発生式は（２）式で表される。

上記（１）、（２）式において、ｖd、ｖqはｄｑ軸入力電圧、Ｒはモーター巻線抵抗、ωはモーター電気角速度（＝２π・Ｎ／６０）（rad／sec）、Ｌd、Ｌqはｄｑ軸インダクタンス、ｉd、ｉqはｄｑ軸電流、φaは磁石磁束、φd、φqはｄｑ軸磁束（磁石磁束と電流磁束の合成磁束）、ｐは極対数である。

磁石温度が変化した場合、磁石磁束φaが変化することが知られているが、磁気飽和が起きている場合には電流により発生する磁束Ｌd・ｉd、Ｌq・ｉqの大きさも変化する。したがって、磁石磁束および電流磁束の変化に対するｄｑ軸入力電圧ｖd、ｖqの変動量およびトルクの変動量を、巻線の温度変化による巻線抵抗変化も考慮して表すと次式になる。

（３）式をｄｑ軸磁束Δφd、Δφqについて整理すると（５）式が得られる。

この（５）式を（４）式へ代入すると（６）式が得られる。

つまり、入力電圧ｖd、ｖqの変動分Δｖd、Δｖqと巻線抵抗Ｒの変動分ΔＲからトルク変動量ΔＴを推定することができる。

入力電圧ｖd、ｖqの変動分Δｖd、Δｖqは、予め実験により計測した、モーター７がトルク目標値Ｔ^＊に等しいトルクを出力しているときの電圧目標値（基準電圧）ｖd_ref、ｖq_refと、現在の電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊から次式により求める。

同様に、巻線抵抗Ｒの変動分ΔＲは、予め実験により測定した、モーター７がトルク目標値Ｔ^＊に等しいトルクを出力しているときの巻線温度（基準温度）ｔrefと、現在の巻線温度ｔから次式により求める。

（８）式において、Ｒo、αoは任意の温度ｔo（通常は２０℃）での抵抗値および抵抗温度係数である。また、巻線抵抗Ｒの変化分ΔＲが推定トルク変動量ΔＴにほとんど影響しない程度に小さい場合はΔＲ＝０として省略しても構わない。

《トルク変動量の推定方法２》
磁石磁束の温度変化によるトルク変動量ΔＴの他の推定方法を説明する。（５）式は次のように変形できる。

また、（６）式は次のように変形できる。

（９）、（１０）式において、Ｒrefは基準巻線抵抗、ｉd_ref、ｉq_refは基準電流、Ｐは推定電力、Ｐrefは基準電力、Ｔは推定トルク、Ｔrefは基準トルクである。基準巻線抵抗Ｒrefは、モーター７がトルク目標値Ｔ^＊に等しいトルクを発生しているときの、巻線抵抗温度ｔrefにおける巻線抵抗Ｒ(t)である。また、基準電流ｉd_ref、ｉq_refは、モーター７がトルク目標値Ｔ^＊に等しいトルクを発生しているときのｄｑ軸電流ｉd、ｉqである。基準トルクＴrefは、モーター７がトルク目標値Ｔ^＊に等しいトルクを発生しているときの推定トルクＴである。さらに、基準電力Ｐrefは、モーター７がトルク目標値Ｔ^＊に等しいトルクを発生しているときの推定電力Ｐである。巻線抵抗Ｒ(t)は次式で算出する。

（１０）式から図３に示すトルク変動量演算部１１Ａが得られ、図１に示すトルク変動量演算部１１の代わりに用いる。トルク変動量演算部１１Ａは、基準電力ｏｒ基準トルク生成器１２Ａとトルク変動量推定器１３Ａを備えている。基準電力ｏｒ基準トルク生成器１２Ａは、補正前のトルク目標値Ｔ^＊およびモーター回転速度Ｎに応じた基準電力Ｐrefまたは基準トルクＴrefを出力する。

具体的には、トルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに応じた基準電力Ｐrefと基準トルクＴrefをモーター評価実験などにより設定し、予めデータテーブルとしてメモリ（不図示）に記憶しておく。そして、モーター制御時には、現在のトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎを指標としてテーブルデータを参照し、指標周囲のデータを用いて線形近似などにより指標に対応する基準電力Ｐrefまたは基準トルクＴrefを算出する。

トルク変動量推定器１３Ａでは、（１０）式により推定電力Ｐまたは推定トルクＴを演算し、基準電力Ｐrefまたは基準トルクＴrefとの差分からトルク変動量ΔＴを推定する。

このトルク変動量ΔＴの推定方法２によれば、基準値のデータテーブル数は基準電力Ｐrefまたは基準トルクＴrefのいずれか１種類でよいため、図１に示すトルク変動量演算部１１のように、基準電圧ｖd_ref、ｖq_refと基準巻線温度ｔrefの３種類のデータテーブルが必要な構成に比べ、メモリ容量とテーブル参照時間を低減することができる。

《トルク変動量ΔＴの推定方法３》
磁石磁束の温度変化によるトルク変動量ΔＴの他の推定方法を説明する。（５）式の右辺分子は誘起電圧の変動分Δｖd_dcpl、Δｖq_dcplを表しているため、電流・電圧目標値生成器１の出力である誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplを用いて次式のように表すことができる。

よって、（６）式は次のように変形できる。

図４はトルク変動量ΔＴの推定方法３を用いた場合の第１の実施の形態の構成を示す。なお、図４において、図１および図３と同様な機能を有する回路および機器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。電流・電圧目標値生成器１ａは、補正前のトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに応じた誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplを出力する。具体的には、トルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに応じた誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplをモーター評価実験などにより設定し、予めテーブルデータとしてメモリ（不図示）に記憶しておく。そして、モーター制御時に現在のトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎを指標としてテーブルデータを参照し、指標周囲のデータを用いて線形近似などにより指標に対応する誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplを算出する。

トルク変動量演算部１１Ｂはトルク変動量推定器１３Ｂのみを備えている。トルク変動量推定器１３Ｂは、電流・電圧目標値生成器１ａから入力した誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcpl、座標変換器１０から入力した検出電流ｉd、ｉq、電流ベクトル制御器２から入力した電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊、速度演算器９から入力したモーター電気角速度ω、および巻線温度検出器１４から入力した巻線温度ｔに基づいて、（１３）式によりトルク変動量ΔＴを推定する。

（１２）、（１３）式により、図４に示すように、ベクトル電流制御に用いる補正後のトルク目標値Ｔ^＊’とモーター回転速度Ｎに対する誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcpl（電流・電圧目標値生成器１の出力）とは別に、予め設定、記憶したテーブルデータを参照して補正前のトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに対する誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcpl（同一の符号で示すがこちらは電流・電圧目標値生成器１ａの出力）を求めれば、図１に示す基準電圧・巻線温度生成器１２や図３に示す基準電力ｏｒ基準トルク生成器１２Ａの基準値テーブルデータなどのような新しい基準値のテーブルデータを用意することなく、トルク変動量ΔＴの推定が可能になる。

図５は第１の実施の形態のトルク変動抑制処理を示すフローチャートである。このフローチャートにより、第１の実施の形態の動作を説明する。第１の実施の形態のモーター制御装置が起動されると、図５に示すトルク変動抑制処理を繰り返し実行する。

ステップ１において、上述したトルク変動量ΔＴの推定方法１〜３に応じてトルク変動量ΔＴを推定するための基準パラメーターを取得する。推定方法１による場合は、図１に示す基準電圧・巻線温度生成器１２において、データテーブルを参照して現在のトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに応じた基準電圧値ｖd_ref、ｖq_refと基準巻線温度ｔrefを取得する。推定方法２による場合は、図３に示す基準電力ｏｒ基準トルク生成器１２Ａにおいて、データテーブルを参照して現在のトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに応じた基準電力Ｐrefまたは基準トルクＴrefを取得する。推定方法３による場合は、図４に示す電流・電圧生成器１ａによりデータテーブルを参照して現在のトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに応じた誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplを取得する。

続くステップ２では座標変換器１０から電流検出値ｉd、ｉqを、電流ベクトル制御器２から電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊をそれぞれ取得する。さらに、ステップ３では巻線温度検出器１４から巻線温度ｔを取得する。そして、ステップ４において推定方法１〜３に応じてトルク変動量ΔＴを演算する。推定方法１による場合は、図１に示すトルク変動量推定器１３により基準電圧値ｖd_ref、ｖq_ref、基準巻線温度ｔref、電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊、検出電流ｉd、ｉqおよび巻線温度ｔに基づいてトルク変動量ΔＴを推定する。推定方法２による場合は、図３に示すトルク変動量推定器１３Ａにより基準電力Ｐrefまたは基準トルクＴref、電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊、検出電流ｉd、ｉqおよび巻線温度ｔに基づいてトルク変動量ΔＴを推定する。推定方法３による場合は、図４に示すトルク変動量推定器１３Ｂにより誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcpl、電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊、検出電流ｉd、ｉqおよび巻線温度ｔに基づいてトルク変動量ΔＴを推定する。

トルク変動量ΔＴを推定した後のステップ５において、演算したトルク変動量ΔＴに対してローパスフィルター１６によりノイズ除去処理を施し、さらにＰＩ（比例・積分）増幅器１５によりＰＩ演算増幅処理を施す。最後にステップ６で、加算器１７によりトルク目標値Ｔ^＊からＰＩ増幅器１５の出力（推定トルク変動量ΔＴ）を減じてトルク目標値Ｔ^＊’を算出し、電流・電圧目標値生成器１へ出力する。

このように、第１の実施の形態によれば、トルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎとに応じたｄｑ軸電流目標値ｉd^＊、ｉq^＊を設定してｄｑ軸電流検出値ｉd、ｉqをｄｑ軸電流目標値ｉd^＊、ｉq^＊に一致させるためのｄｑ軸電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊を演算し、ｄｑ軸電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊を三相交流座標系の三相交流電圧目標値ｖu^＊、ｖv^＊、ｖw^＊に変換して三相交流電圧目標値ｖu^＊、ｖv^＊、ｖw^＊に応じた三相交流電圧Ｖu、Ｖv、Ｖwを三相同期モーターに印加して駆動するモーター制御装置において、トルク目標値Ｔ^＊、モーター回転速度Ｎ、ｄｑ軸電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊、ｄｑ軸電流検出値ｉd、ｉqおよび巻線温度検出値ｔに基づいてモーターのトルク変動量ΔＴを演算し、トルク変動量ΔＴによりトルク目標値Ｔ^＊を補正するようにしたので、磁石温度の変化に起因した磁石磁束と電流磁束の両方に対応したトルク変動量を推定することができ、磁石温度が変化するような状況でも磁気飽和の有無に関わらずトルク目標値Ｔ^＊通りのトルク出力が得られる。

また、第１の実施の形態によれば、モーターがトルク目標値Ｔ^＊に等しいトルクを出力しているときのｄｑ軸電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊および巻線温度検出値ｔを基準電圧ｖd_ref、ｖq_refおよび基準温度ｔrefとして予め計測したトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに対する基準電圧ｖd_ref、ｖq_refと基準温度ｔrefのテーブルデータを記憶しており、これらのテーブルデータを参照してｄｑ軸電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊と基準電圧ｖd_ref、ｖq_refとの差および巻線温度検出値ｔと基準温度ｔrefとの差を演算し、これらの差を用いてモーターの磁石磁束の温度変化に起因したトルク変動量ΔＴを演算するようにしたので、磁石温度の変化に起因した磁石磁束と電流磁束の両方に対応したトルク変動量を推定することができ、磁石温度が変化するような状況でも磁気飽和の有無に関わらずトルク目標値Ｔ^＊通りのトルク出力が得られる。

第１の実施の形態によれば、モーターがトルク目標値Ｔ^＊に等しいトルクを出力しているときの推定トルクＴを基準トルクＴrefとして予め計測したトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに対する基準トルクＴrefのテーブルデータを記憶しており、現在の推定トルクＴを演算するとともにテーブルデータを参照して現在の推定トルクＴと基準トルクＴrefとの差を演算し、この差を用いてモーターの磁石磁束の温度変化に起因したトルク変動量ΔＴを演算するようにしたので、磁石温度の変化に起因した磁石磁束と電流磁束の両方に対応したトルク変動量を推定することができ、磁石温度が変化するような状況でも磁気飽和の有無に関わらずトルク目標値Ｔ^＊通りのトルク出力が得られる。また、基準トルクＴrefのテーブルデータのみを記憶しておくだけでよいから、メモリ容量とテーブル参照時間を低減することができ、コスト削減と演算処理の高速化を実現できる。

第１の実施の形態によれば、モーターがトルク目標値Ｔ^＊に等しいトルクを出力しているときの推定電力Ｐを基準電力Ｐrefとして予め計測したトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに対する基準電力Ｐrefのテーブルデータを記憶しており、現在の推定電力Ｐを演算するとともにテーブルデータを参照して現在の推定電力Ｐと基準電力Ｐrefとの差を演算し、この差を用いてモーターの磁石磁束の温度変化に起因したトルク変動量ΔＴを演算するようにしたので、磁石温度の変化に起因した磁石磁束と電流磁束の両方に対応したトルク変動量を推定することができ、磁石温度が変化するような状況でも磁気飽和の有無に関わらずトルク目標値Ｔ^＊通りのトルク出力が得られる。また、基準電力Ｐrefのテーブルデータのみを記憶しておくだけでよいから、メモリ容量とテーブル参照時間を低減することができ、コスト削減と演算処理の高速化を実現できる。

第１の実施の形態によれば、トルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに対するモーターの誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplを計測したテーブルデータを記憶しており、このテーブルデータからトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに応じたモーターの誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplを求め、この誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplを用いてモーターの磁石磁束の温度変化に起因した前記トルク変動量を演算するようにしたので、磁石温度の変化に起因した磁石磁束と電流磁束の両方に対応したトルク変動量を推定することができ、磁石温度が変化するような状況でも磁気飽和の有無に関わらずトルク目標値Ｔ^＊通りのトルク出力が得られる。また、誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplのテーブルデータのみを記憶しておくだけでよいから、メモリ容量とテーブル参照時間を低減することができ、コスト削減と演算処理の高速化を実現できる。

《発明の第２の実施の形態》
上述した第１の実施の形態では磁石磁束の温度変化によるトルク変動量ΔＴの推定方法を説明したが、この第２の実施の形態では電流検出器６ａ、６ｂの温度変化による電流検出値変化量の推定方法を説明する。

図６は第２の実施の形態の構成を示す図である。図６において、図１、図３および図４に示す制御ブロック（制御回路）および機器と同様なもの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。第１の実施の形態では、トルク目標値Ｔ^＊をトルク変動量ΔＴにより補正し、補正後のトルク目標値Ｔ^＊’を電流・電圧目標値生成器１へ入力するようにしたが、この第２の実施の形態ではトルク目標値Ｔ^＊を補正せずにそのまま電流・電圧目標値生成器１へ入力する。

電流検出値変化量演算部１１Ｃは、基準電圧・巻線温度生成器１２と電流検出値変化量推定器１３Ｃを備えている。基準電圧・巻線温度生成器１２は、上述したように、データテーブルを参照して現在のトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに応じた基準電圧値ｖd_ref、ｖq_refと基準巻線温度ｔrefを取得する。電流検出値変化量推定器１３Ｃは、基準電圧・巻線温度生成器１２から入力した基準電圧値ｖd_ref、ｖq_refと基準巻線温度ｔref、電流ベクトル制御器２から入力した電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊、座標変換器１０から入力した検出電流ｉd、ｉqおよび巻線温度検出器１４から入力した巻線温度ｔに基づいて電流検出値変化量Δｉd、Δｉqを推定する。この電流検出値変化量Δｉd、Δｉqの推定方法については詳細を後述する。

推定した電流検出値変化量Δｉd、Δｉqには、それぞれローパスフィルター１６ａ、１６ｂによりノイズ低減処理を施した後、さらにＰＩ増幅器１５ａ、１５ｂによりＰＩ演算増幅処理を施す。そして、加算器１７ａ、１７ｂにより電流検出値（検出電流）ｉd、ｉqから電流検出値変化量Δｉd、Δｉqを減じて補正し、補正後の電流検出値ｉd’、ｉq’を電流ベクトル制御器２へ入力する。

《電流検出値変化量Δｉd、Δｉqの推定方法１》
次に、電流検出器１４の温度変化による電流検出値変化量Δｉd、Δｉqの推定方法を説明する。電流検出器１４は、温度変化により検出値全体のオフセットの他に、図７に示すように実電流に対する検出値の傾きが変化する場合がある。図７において、時刻ｔ＝ｔ１における検出特性に比べ、検出器１４の温度が上昇した時刻ｔ＝ｔ２の検出特性は、実電流に対する検出値の傾きが小さくなっている。

このような場合に、時刻ｔ＝ｔ１，ｔ２の温度変化前後において同一の実電流が流れているのにも拘わらず、図８に示すように三相交流電流検出値の振幅が変化してしまい、ｄｑ軸上における電流検出値には図９に示すような変化が生じる。このような変化があると、電流ベクトル制御器２では電流検出値ｉd、ｉqが電流目標値ｉd^＊、ｉq^＊にそれぞれ一致するように電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊を変化させるため、実電流が変化してしまい、モータートルクが変動する。

（１）、（２）式において、電流検出値ｉd、ｉqが変化した場合、電流検出値ｉd、ｉqの変化量Δｉd、Δｉqに対するｄｑ軸入力電圧ｖd、ｖqの変化量Δｖd、Δｖqを、巻線の温度変化による巻線抵抗変化も考慮して表すと次式になる。

（１４）式を電流検出値変化量Δｉd、Δｉqについて解くと、

として算出することができる。入力電圧ｖd、ｖqの変動分Δｖd、Δｖqおよび巻線抵抗Ｒの変動分ΔＲおよび現在の巻線抵抗Ｒ(t)は、（７）、（８）、（１１）式で算出する。また、インダクタンスＬd、Ｌqの情報が必要であるが、上述したようにインダクタンスは磁束の飽和状況によって代わるため、動作状況に応じた値をテーブルデータ化して持っておく必要がある。

《電流検出値変化量Δｉd、Δｉqの推定方法２》
次に、電流検出器１４の温度変化による検出電流変化量Δｉd、Δｉqの他の推定方法を説明する。この推定方法２では、（１４）式を次のように変形する。

巻線抵抗Ｒ(t)＞０、ｄｑ軸インダクタンスＬd、Ｌq＞０であり、電気角速度ωは正転なら正、逆転なら負の値を示す。

表１に、図９における電流検出値の変化量ｉａの符号と（１６）式の各値の符号との関係を示す。

ここで、“象限”はモーターの回転方向すなわち正転か逆転か、および出力トルクの正負すなわち力行か制動かにより決まるモーターの動作状態を表し、第１象限は正転の力行状態を、第２象限は正転の制動状態を、第３象限は逆転の力行状態を、第４象限は逆転の制動状態をそれぞれ表す。モーター７の回転方は、位置変換器８の出力や速度演算器９の出力の符号により判別することができる。また、モーター７の出力トルクの正負は、座標変換器１０から出力されるｄｑ軸電流ｉd、ｉqの符号やトルク目標値Ｔ^＊の符号により判別することができる。表１において、第１象限と第３象限ではΔｉａと（１６）式左辺ｄ軸成分の符号に、第２象限と第４象限ではΔｉａと（１６）式左辺ｑ軸成分の符号に一定の関係がある。

したがって、現在の象限に応じて（１６）式左辺のｄ軸成分かｑ軸成分のどちらかを選択し、選択した値の大きさに応じて（１７）式のように電流検出値変化量Δｉd、Δｉqを決定し、図６に示すようにＰＩ増幅して電流検出値を補正すれば、実電流と電流ベクトル制御器２に入力される電流フィードバック値との関係は、電流検出器６ａ、６ｂの温度が変化する前の状態に漸近させることができ、電流検出器６ａ、６ｂの温度変化で電流検出値が変化することによるトルク変動を抑制することができる。

ここで、算出する電流検出値変化量Δｉd、Δｉqは実際の値とは必ずしも一致しないが、最終的には（１６）式左辺は０に漸近し、ＰＩ増幅器１５の出力も実際の電流検出値変化量Δｉd、Δｉqに漸近する。さらに、この方法はインダクタンス値Ｌd、Ｌqの情報が不要であるから、インダクタンス値に関するテーブルデータを用意しておく必要がない。このように、電流検出器６ａ、６ｂの温度変化で電流検出値ｉd、ｉqが変化しても、変化量Δｉd、Δｉqを推定して適切に補正でき、トルク変動を抑制することができる。

《電流検出値変化量Δｉd、Δｉqの推定方法３》
次に、電流検出器１４の温度変化による電流検出値変化量Δｉd、Δｉqの他の推定方法を説明する。（１５）式は（１２）式から次のように置き換えることができる。

（１７）式も同様にして、

（１２）、（１８）、（１９）式により、図１０に示すように、ベクトル電流制御のために算出する、トルク目標値Ｔ^＊に対する誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplを用いれば、新たに電圧・巻線温度の基準値テーブルデータを用意しなくても、電流検出器６ａ、６ｂの温度変化によるトルク変動を抑制することができる。

図１０において、図１、図３、図４および図６に示す制御ブロック（制御回路）および機器と同様なもの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。電流検出値変化量演算部１１Ｄは電流検出値変化量推定器１３Ｄのみを備えている。電流検出値変化量推定器１３Ｄは、電流・電圧目標値生成器１から入射した誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcpl、電流ベクトル制御器２から入力した電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊、座標変換器１０から入力した検出電流ｉd、ｉqおよび巻線温度検出器１４から入力した巻線温度ｔに基づいて、（１２）、（１８）、（１９）式により電流検出値変化量Δｉd、Δｉqを推定する。

図１１は第２の実施の形態の電流検出値補正処理を示すフローチャートである。このフローチャートにより、第２の実施の形態の動作を説明する。第２の実施の形態のモーター制御装置が始動されると、図１１に示す電流検出値補正処理を繰り返し実行し、補正後の電流検出値ｉd’、ｉq’に基づいて電流検出器６ａ、６ｂの温度変化に起因するモータートルクの変動を抑制する。

ステップ１１において、上述した電流検出値変化量Δｉd、Δｉqの推定方法１〜３に応じて電流検出値ｉd、ｉqを補正するための基準パラメーターを取得する。推定方法１および２による場合は、図６に示す基準電圧・巻線温度生成器１２において、データテーブルを参照して現在のトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに応じた基準電圧値ｖd_ref、ｖq_refと基準巻線温度ｔrefを取得する。推定方法３による場合は、図１０に示す電流・電圧生成器１ａによりデータテーブルを参照して現在のトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに応じた誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplを取得する。

続くステップ１２では座標変換器１０から電流検出値ｉd、ｉqを、電流ベクトル制御器２から電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊をそれぞれ取得する。さらに、ステップ１３では巻線温度検出器１４から巻線温度ｔを取得する。そして、ステップ１４において推定方法１〜３に応じて電流検出値変化量Δｉd、Δｉqを推定する。推定方法１および２による場合は、図６に示す電流検出値変化量推定器１３Ｃにより基準電圧値ｖd_ref、ｖq_ref、基準巻線温度ｔref、電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊、検出電流ｉd、ｉqおよび巻線温度ｔに基づいて電流検出値変化量Δｉd、Δｉqを演算する。推定方法３による場合は、図１０に示す電流検出値変化量推定器１１Ｄにより、誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcpl、電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊、検出電流ｉd、ｉqおよび巻線温度ｔに基づいて電流検出値変化量Δｉd、Δｉqを演算する。

電流検出値変化量Δｉd、Δｉqを演算した後のステップ１５において、演算した電流検出値変化量Δｉd、Δｉqのそれぞれに対してローパスフィルター１６ａ、１６ｂによりノイズ除去処理を施し、さらにＰＩ（比例・積分）増幅器１５ａ、１５ｂによりＰＩ演算増幅処理を施す。最後にステップ１６で、加算器１７ａ、１７ｂにより電流検出値ｉd、ｉqからそれぞれＰＩ増幅器１５ａ、１６の出力（電流検出値変化量Δｉd、Δｉq）を減じて電流検出値ｉd’、ｉq’を算出し、電流ベクトル制御器２へ出力する。

このように、第２の実施の形態によれば、トルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎとに応じたｄｑ軸電流目標値ｉd^＊、ｉq^＊を設定してｄｑ軸電流検出値ｉd、ｉqをｄｑ軸電流目標値ｉd^＊、ｉq^＊に一致させるためのｄｑ軸電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊を演算し、ｄｑ軸電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊を三相交流座標系の三相交流電圧目標値ｖu^＊、ｖv^＊、ｖw^＊に変換して三相交流電圧目標値ｖu^＊、ｖv^＊、ｖw^＊に応じた三相交流電圧Ｖu、Ｖv、Ｖwを三相同期モーターに印加して駆動するモーター制御装置において、トルク目標値Ｔ^＊、モーター回転速度Ｎ、ｄｑ軸電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊、ｄｑ軸電流検出値ｉd、ｉqおよび巻線温度検出値ｔに基づいて電流検出器の温度変化に起因した電流検出値変化量Δｉd、Δｉqを演算し、電流検出値変化量Δｉd、Δｉqによりｄｑ軸電流検出値ｉd、ｉqを補正するようにしたので、電流検出器の温度変化によって実電流に対する電流検出値の傾き特性が変化するような状況においても正確な電流検出値ｉd、ｉqが得られ、トルク目標値Ｔ^＊通りのトルク出力が得られる。

また、第２の実施の形態によれば、モーターがトルク目標値Ｔ^＊に等しいトルクを出力しているときのｄｑ軸電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊および巻線温度検出値ｔを基準電圧ｖd_ref、ｖq_refおよび基準温度ｔrefとして予め計測したトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに対する基準電圧ｖd_ref、ｖq_refと基準温度ｔrefのテーブルデータを記憶しており、これらのテーブルデータを参照してｄｑ軸電圧目標値ｖd^＊、ｖq^＊と基準電圧ｖd_ref、ｖq_refとの差および巻線温度検出値ｔと基準温度ｔrefとの差を演算し、これらの差を用いて電流検出器の温度変化に起因した電流検出値変化量Δｉd、Δｉqを演算するようにしたので、電流検出器の温度変化によって実電流に対する電流検出値の傾き特性が変化するような状況においても正確な電流検出値ｉd、ｉqが得られ、トルク目標値Ｔ^＊通りのトルク出力が得られる。

第２の実施の形態によれば、モーターの動作象限を検出し、動作象限に応じて電流検出器の温度変化に起因した電流検出値変化量Δｉd、Δｉqを演算するようにしたので、電流検出器の温度変化によって実電流に対する電流検出値の傾き特性が変化するような状況においてもより正確な電流検出値ｉd、ｉqが得られ、トルク目標値Ｔ^＊通りのトルク出力が得られる。

第２の実施の形態によれば、トルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに対するモーターの誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplを計測したテーブルデータを記憶しており、このテーブルデータからトルク目標値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに応じたモーターの誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplを求め、この誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplを用いて電流検出器の温度変化に起因した電流検出値変化量Δｉd、Δｉqを演算するようにしたので、電流検出器の温度変化によって実電流に対する電流検出値の傾き特性が変化するような状況においても正確な電流検出値ｉd、ｉqが得られ、トルク目標値Ｔ^＊通りのトルク出力が得られる。また、誘起電圧ｖd^＊_dcpl、ｖq^＊_dcplのテーブルデータのみを記憶しておくだけでよいから、メモリ容量とテーブル参照時間を低減することができ、コスト削減と演算処理の高速化を実現できる。

《発明の第３の実施の形態》
図１２はモーターの回転速度Ｎに対する出力トルクの関係を示す図である。図１２において、大電流を流す低回転速度、高トルク領域では、銅線の銅損による発熱が大きいため、銅線近傍に取り付けられる電流検出器６ａ、６ｂは銅線の熱が移動しやすく、温度変化が大きい。しかし、磁束の高調波成分に応じて発生する磁石の渦電流損は低回転速度では小さいので、磁石温度の変化はほとんどない。また、高回転速度領域では低回転速度のときほど大電流を流せないので、電流検出器６ａ、６ｂの温度変化は小さいが、磁束の高調波成分が高周波数になるので、磁石の渦電流損が大きくなり、磁石温度の変化は大きくなる。

ところで、第１の実施の形態では電流検出器６ａ、６ｂの温度変化による検出電流（電流検出値）ｉd、ｉqの変化を考慮していないので、磁石温度の変化が大きい高回転速度領域では良好なトルク変動抑制効果が得られるが、低回転速度、高トルク領域では充分な効果が得られないことがある。一方、第２の実施の形態では磁石温度の変化による磁束変化を考慮していないので、低回転速度領域では良好なトルク変動抑制効果が得られるが、高回転速度領域では充分な効果が得られない場合がある。

そこで、この第３の実施の形態では、モーター回転速度Ｎの動作領域に応じて上記第１の実施の形態のトルク目標値補正制御と第２の実施の形態の電流検出値補正制御とを切り換えて適用する。この切り換え方法については、回転速度ＮまたはトルクＴに重み付けを行って徐々に切り換えてもよいし、適用領域間に明らかに適用が不要な動作領域がある場合は非線形に切り換えてもよい。

図１３は切り換え方法を示す制御ブロック図であり、図１４は切り換え時のトルク目標補正値（トルク変動量ΔＴ）と電流補正値（電流検出値変化量Δｉd、Δｉq）を示すタイミングチャートである。図１３において、制御切換器２１を設け、第１の実施の形態のトルク目標値補正制御と第２の実施の形態の電流検出値補正制御とを切り換える。

予め設定した回転速度Ｎのしきい値Ｎ０で切り換える場合には、図１４(ａ)に示すように、トルク目標補正値と電流補正値に対する重み付け係数を１→０、０→１へ切り換え、第１の実施の形態のトルク目標値補正制御と第２の実施の形態の電流検出値補正制御とを切り換える。具体的には、モーター回転速度Ｎがしきい値Ｎ０以上では、トルク目標補正値に対する重み付け係数に１を設定するとともに、電流補正値に対する重み付け係数に０を設定し、モーター回転速度Ｎがしきい値Ｎ０未満では、トルク目標補正値に対する重み付け係数に０を設定するとともに、電流補正値に対する重み付け係数に１を設定する。

また、図１４(ｂ)に示すように、しきい値Ｎ１としきい値Ｎ２（＞Ｎ１）を定め、回転速度Ｎがしきい値Ｎ１とＮ２の間にある場合にはどちらの制御も行わないようにしてもよい。さらに、図１４(ｃ)に示すように、しきい値Ｎ１としきい値Ｎ２（＞Ｎ１）を定め、回転速度Ｎがしきい値Ｎ１とＮ２の間にある場合には回転速度Ｎに応じてトルク目標値補正用重み付け係数と電流補正値用重み付け係数とを徐々に変化させるようにしてもよい。

図１５は第３の実施の形態の動作を示すフローチャートである。なお、図５に示す第１の実施の形態および図１１に示す第２の実施の形態の動作と同様な動作を行うステップに対しては同一のステップ番号を付して相違点を中心に説明する。ステップ２１において回転速度Ｎを取得して動作領域を検出する。この一実施の形態では、例えば、図１２に示すように、回転速度Ｎ１以下で、電流検出器６ａ、６ｂの温度変化が大きい低回転速度で高トルクの回転速度領域では、第２の実施の形態の図５に示すステップ１〜６の電流検出値補正制御を行う。また、回転速度Ｎ２（＞Ｎ１）以上で、磁束の高調波成分が高周波数になって磁石の渦電流損が大きくなり、磁石温度の変化は大きくなる高回転速度領域では、第１の実施の形態の図１１に示すステップ１１〜１６のトルク目標値補正制御を行う。

モーター回転速度Ｎがしきい値Ｎ１よりも大きく、しきい値Ｎ２より小さい中間速度領域では、ステップ２２において、図１４(ｂ)に示すように電流検出値補正制御およびトルク目標値補正制御のいずれも実施しないか、あるいは図１４(ｃ)に示すように、中間速度領域におけるモーター回転速度Ｎに応じてトルク変動量ΔＴに乗じる重み付け係数と電流検出値変化量Δｉd、Δｉqに乗じる重み付け係数とを決定し、電流検出値補正制御とトルク目標値補正制御とを徐々に切り換える。

このように、第３の実施の形態によれば、モーター回転速度Ｎが所定のしきい値Ｎ０以上のときは、トルク変動量ΔＴに対する重み付け係数に１を設定するとともに、電流検出値変化量Δｉd、Δｉqに対する重み付け係数に０を設定し、モーター回転速度Ｎが所定のしきい値Ｎ０未満のときは、トルク変動量ΔＴに対する重み付け係数に０を設定するとともに、電流検出値変化量Δｉd、Δｉqに対する重み付け係数に１を設定し、重み付け後のトルク変動量（ΔＴ）によりトルク目標値Ｔ^＊を補正するとともに、重み付け後の電流検出値変化量（Δｉd、Δｉq）によりｄｑ軸電流検出値ｉd、ｉqを補正するようにしたので、モーター回転速度領域に応じてモーター磁石の温度変化と電流検出器の温度変化とに起因したモータートルク変動抑制効果を効果的にかつ合理的に実現することができる。

また、第３の実施の形態によれば、モーター回転速度Ｎのしきい値Ｎ１とＮ２（＞Ｎ１）を設定し、モーター回転速度Ｎがしきい値Ｎ２以上のときはトルク変動量ΔＴに対する重み付け係数に１を設定するとともに、モーター回転速度Ｎがしきい値Ｎ２未満のときはトルク変動量ΔＴに対する重み付け係数に０を設定し、モーター回転速度Ｎがしきい値Ｎ１以下のときは電流検出値変化量Δｉd、Δｉqに対する重み付け係数に１を設定するとともに、モーター回転速度Ｎがしきい値Ｎ１より大きいときは電流検出値変化量Δｉd、Δｉqに対する重み付け係数に０を設定し、重み付け後のトルク変動量（ΔＴ）によりトルク目標値Ｔ^＊を補正するとともに、重み付け後の電流検出値変化量（Δｉd、Δｉq）によりｄｑ軸電流検出値ｉd、ｉqを補正するようにしたので、モーター回転速度領域に応じてモーター磁石の温度変化と電流検出器の温度変化とに起因したモータートルク変動抑制効果をより効果的にかつ合理的に実現することができる。

さらに、第３の実施の形態によれば、モーター回転速度Ｎがしきい値Ｎ１より大きくかつしきい値Ｎ２より小さいときは、モーター回転速度Ｎの増加に応じてトルク変動量ΔＴに対する重み付け係数を徐々に増加させるとともに、電流検出値変化量Δｉd、Δｉqに対する重み付け係数を徐々に低減するようにしたので、モーター回転速度領域に応じてモーター磁石の温度変化と電流検出器の温度変化とに起因したモータートルク変動抑制効果をより効果的にかつ合理的に実現することができる。また、モーター磁石の温度変化に起因したトルク目標値補正制御と温度検出器の温度変化に起因した電流検出値変化量補正制御とを円滑に開始または終了することができ、あるいは両制御を円滑に切り換えることができ、両制御の開始、終了および切り換え時点におけるモータートルク変動、回転速度変動を避けることができる。

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、位置変換器８および速度演算器９が回転速度検出手段を、巻線温度検出器１４が温度検出手段を、電流検出器６ａ、６ｂが電流検出手段を、座標変換器１０が第１座標変換手段を、座標変換器３が第２座標変換手段を、電流・電圧目標値生成器１が目標値生成手段を、電流ベクトル制御器２が電流制御手段を、ＰＷＭ変換器４およびインバーター５が駆動手段を、トルク変動量演算部１１、１１Ａ、１１Ｂがトルク変動量演算手段を、加算器１７がトルク目標値補正手段を、電流検出値変化量演算部１１Ｃ、１１Ｄが電流検出値変化量演算手段を、加算器１７ａ、１７ｂが電流検出値補正手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項との対応関係になんら限定も拘束もされない。

第１の実施の形態の構成を示す図 テーブルデータの一例を示す図 トルク変動量の推定方法２で用いるトルク変動量演算部を示す図 トルク変動量の推定方法３を用いた第１の実施の形態の構成を示す図 第１の実施の形態の動作を示すフローチャート 第２の実施の形態の構成を示す図 電流検出器の温度特性を示す図 電流検出器の温度変化による三相交流電流の変化を示す図 電流検出器の温度変化によるｄｑ軸上における電流検出値の変化を示す図 電流検出値変化量の推定方法３の構成を示す図 第３の実施の形態の動作を示すフローチャート モーターの回転速度に対する出力トルクの関係を示す図 モーター回転速度領域に応じた制御切り換え方法を示すブロック図 モーター回転速度領域に応じた制御切り換え時の様子を示すタイミングチャート 第３の実施の形態の動作を示すフローチャート

符号の説明

１、１ａ 電流・電圧目標値生成器
２ 電流ベクトル制御器
３、１０ 座標変換器
４ ＰＷＭ変換器
５ インバーター
５ａ バッテリー
６ａ、６ｂ 電流検出器
７ モーター
８ 位置検出器
９ 速度演算器
１１、１１Ａ、１１Ｂ トルク変動量演算部
１１Ｃ、１１Ｄ 電流検出値変化量演算部
１２ 基準電圧・巻線温度生成器
１２Ａ 基準電力ｏｒ基準トルク生成器
１３、１３Ａ、１３Ｂ トルク変動量推定器
１３Ｃ、１３Ｄ 電流検出値変化量推定器
１４ 巻線温度検出器
１５、１５ａ、１５ｂ ＰＩ増幅器
１６、１６ａ、１６ｂ ローパスフィルター
１７、１７ａ、１７ｂ 加算器
２１ 制御切換器

Claims (16)

1. 三相同期モーターの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   前記モーターの巻線温度を検出する温度検出手段と、
   前記モーターに流れる三相交流電流を検出する電流検出手段と、
   前記三相交流電流検出値をｄｑ軸座標系のｄｑ軸電流検出値に変換する第１座標変換手段と、
   トルク目標値と前記モーター回転速度とに応じたｄｑ軸電流目標値を設定する目標値生成手段と、
   前記ｄｑ軸電流検出値を前記ｄｑ軸電流目標値に一致させるためのｄｑ軸電圧目標値を演算する電流制御手段と、
   前記ｄｑ軸電圧目標値を三相交流座標系の三相交流電圧目標値に変換する第２座標変換手段と、
   前記三相交流電圧目標値に応じた三相交流電圧を前記モーターに印加して駆動する駆動手段とを備えたモーター制御装置において、
   前記トルク目標値、前記モーター回転速度、前記ｄｑ軸電圧目標値、前記ｄｑ軸電流検出値および前記巻線温度検出値に基づいて前記モーターのトルク変動量を演算するトルク変動量演算手段と、
   前記トルク変動量により前記トルク目標値を補正するトルク目標値補正手段とを備えることを特徴とするモーター制御装置。
2. 請求項１に記載のモーター制御装置において、
   前記トルク変動量演算手段は、前記モーターが前記トルク目標値に等しいトルクを出力しているときの前記ｄｑ軸電圧目標値および前記巻線温度検出値を基準電圧および基準温度として予め計測した前記トルク目標値と前記モーター回転速度に対する前記基準電圧と前記基準温度のテーブルデータを記憶しており、これらのテーブルデータを参照して前記ｄｑ軸電圧目標値と前記基準電圧との差および前記巻線温度検出値と前記基準温度との差を演算し、これらの差を用いて前記モーターの磁石磁束の温度変化に起因した前記トルク変動量を演算することを特徴とするモーター制御装置。
3. 請求項１に記載のモーター制御装置において、
   前記トルク変動量演算手段は、前記モーターが前記トルク目標値に等しいトルクを出力しているときの推定トルクを基準トルクとして予め計測した前記トルク目標値と前記モーター回転速度に対する前記基準トルクのテーブルデータを記憶しており、現在の推定トルクを演算するとともに前記テーブルデータを参照して前記現在の推定トルクと前記基準トルクとの差を演算し、この差を用いて前記モーターの磁石磁束の温度変化に起因した前記トルク変動量を演算することを特徴とするモーター制御装置。
4. 請求項１に記載のモーター制御装置において、
   前記トルク変動量演算手段は、前記モーターが前記トルク目標値に等しいトルクを出力しているときの推定電力を基準電力として予め計測した前記トルク目標値と前記モーター回転速度に対する前記基準電力のテーブルデータを記憶しており、現在の推定電力を演算するとともに前記テーブルデータを参照して前記現在の推定電力と前記基準電力との差を演算し、この差を用いて前記モーターの磁石磁束の温度変化に起因した前記トルク変動量を演算することを特徴とするモーター制御装置。
5. 請求項１に記載のモーター制御装置において、
   前記トルク変動量演算手段は、前記トルク目標値と前記モーター回転速度に対する前記モーターの誘起電圧を計測したテーブルデータを記憶しており、このテーブルデータから前記トルク目標値と前記モーター回転速度に応じた前記モーターの誘起電圧を求め、この誘起電圧を用いて前記モーターの磁石磁束の温度変化に起因した前記トルク変動量を演算することを特徴とするモーター制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のモーター制御装置において、
   前記トルク目標値、前記モーター回転速度、前記ｄｑ軸電圧目標値、前記ｄｑ軸電流検出値および前記巻線温度検出値に基づいて前記電流検出手段の温度変化に起因した電流検出値変化量を演算する電流検出値変化量演算手段と、
   前記電流検出値変化量により前記ｄｑ軸電流検出値を補正する電流検出値補正手段とを備えることを特徴とするモーター制御装置。
7. 請求項６に記載のモーター制御装置において、
   前記電流検出値変化量演算手段は、前記モーターが前記トルク目標値に等しいトルクを出力しているときの前記ｄｑ軸電圧目標値および前記巻線温度検出値を基準電圧および基準温度として予め計測した前記トルク目標値と前記モーター回転速度に対する前記基準電圧と前記基準温度のテーブルデータを記憶しており、これらのテーブルデータを参照して前記ｄｑ軸電圧目標値と前記基準電圧との差および前記巻線温度検出値と前記基準温度との差を演算し、これらの差を用いて前記電流検出手段の温度変化に起因した電流検出値変化量を演算することを特徴とするモーター制御装置。
8. 請求項７に記載のモーター制御装置において、
   前記電流検出値変化量演算手段は、前記モーターの動作象限を検出し、前記動作象限に応じて前記電流検出手段の温度変化に起因した電流検出値変化量を演算することを特徴とするモーター制御装置。
9. 請求項６に記載のモーター制御装置において、
   前記電流検出値変化量演算手段は、前記トルク目標値と前記モーター回転速度に対する前記モーターの誘起電圧を計測したテーブルデータを記憶しており、このテーブルデータから前記トルク目標値と前記モーター回転速度に応じた前記モーターの誘起電圧を求め、この誘起電圧を用いて前記電流検出手段の温度変化に起因した電流検出値変化量を演算することを特徴とするモーター制御装置。
10. 請求項６〜９のいずれか１項に記載のモーター制御装置において、
    前記モーター回転速度が所定のしきい値Ｎ０以上のときは、前記トルク変動量に対する重み付け係数に１を設定するとともに、前記電流検出値変化量に対する重み付け係数に０を設定し、前記モーター回転速度が所定のしきい値Ｎ０未満のときは、前記トルク変動量に対する重み付け係数に０を設定するとともに、前記電流検出値変化量に対する重み付け係数に１を設定する重み付け手段を備え、
    前記トルク目標値補正手段は、前記重み付け手段による重み付け後の前記トルク変動量により前記トルク目標値を補正し、
    前記電流検出値補正手段は、前記重み付け手段による重み付け後の前記電流検出値変化量により前記ｄｑ軸電流検出値を補正することを特徴とするモーター制御装置。
11. 請求項６〜９のいずれか１項に記載のモーター制御装置において、
    前記モーター回転速度のしきい値Ｎ１とＮ２（＞Ｎ１）を設定し、前記モーター回転速度がしきい値Ｎ２以上のときは前記トルク変動量に対する重み付け係数に１を設定するとともに、前記モーター回転速度がしきい値Ｎ２未満のときは前記トルク変動量に対する重み付け係数に０を設定し、前記モーター回転速度がしきい値Ｎ１以下のときは前記電流検出値変化量に対する重み付け係数に１を設定するとともに、前記モーター回転速度がしきい値Ｎ１より大きいときは前記電流検出値変化量に対する重み付け係数に０を設定する重み付け手段を備え、
    前記トルク目標値補正手段は、前記重み付け手段による重み付け後の前記トルク変動量により前記トルク目標値を補正し、
    前記電流検出値補正手段は、前記重み付け手段による重み付け後の前記電流検出値変化量により前記ｄｑ軸電流検出値を補正することを特徴とするモーター制御装置。
12. 請求項１１に記載のモーター制御装置において、
    前記重み付け手段は、前記モーター回転速度がしきい値Ｎ１より大きくかつしきい値Ｎ２より小さいときは、前記モーター回転速度の増加に応じて前記トルク変動量に対する重み付け係数を徐々に増加させるとともに、前記電流検出値変化量に対する重み付け係数を徐々に低減することを特徴とするモーター制御装置。
13. 三相同期モーターの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
    前記モーターの巻線温度を検出する温度検出手段と、
    前記モーターに流れる三相交流電流を検出する電流検出手段と、
    前記三相交流電流検出値をｄｑ軸座標系のｄｑ軸電流検出値に変換する第１座標変換手段と、
    トルク目標値と前記モーター回転速度とに応じたｄｑ軸電流目標値を設定する目標値生成手段と、
    前記ｄｑ軸電流検出値を前記ｄｑ軸電流目標値に一致させるためのｄｑ軸電圧目標値を演算する電流制御手段と、
    前記ｄｑ軸電圧目標値を三相交流座標系の三相交流電圧目標値に変換する第２座標変換手段と、
    前記三相交流電圧目標値に応じた三相交流電圧を前記モーターに印加して駆動する駆動手段とを備えたモーター制御装置において、
    前記トルク目標値、前記モーター回転速度、前記ｄｑ軸電圧目標値、前記ｄｑ軸電流検出値および前記巻線温度検出値に基づいて前記電流検出手段の温度変化に起因した電流検出値変化量を演算する電流検出値変化量演算手段と、
    前記電流検出値変化量により前記ｄｑ軸電流検出値を補正する電流検出値補正手段とを備えることを特徴とするモーター制御装置。
14. 請求項１３に記載のモーター制御装置において、
    前記電流検出値変化量演算手段は、前記モーターが前記トルク目標値に等しいトルクを出力しているときの前記ｄｑ軸電圧目標値および前記巻線温度検出値を基準電圧および基準温度として予め計測した前記トルク目標値と前記モーター回転速度に対する前記基準電圧と前記基準温度のテーブルデータを記憶しており、これらのテーブルデータを参照して前記ｄｑ軸電圧目標値と前記基準電圧との差および前記巻線温度検出値と前記基準温度との差を演算し、これらの差を用いて前記電流検出手段の温度変化に起因した電流検出値変化量を演算することを特徴とするモーター制御装置。
15. 請求項１４に記載のモーター制御装置において、
    前記電流検出値変化量演算手段は、前記モーターの動作象限を検出し、前記動作象限に応じて前記電流検出手段の温度変化に起因した電流検出値変化量を演算することを特徴とするモーター制御装置。
16. 請求項１３に記載のモーター制御装置において、
    前記電流検出値変化量演算手段は、前記トルク目標値と前記モーター回転速度に対する前記モーターの誘起電圧を計測したテーブルデータを記憶しており、このテーブルデータから前記トルク目標値と前記モーター回転速度に応じた前記モーターの誘起電圧を求め、この誘起電圧を用いて前記電流検出手段の温度変化に起因した電流検出値変化量を演算することを特徴とするモーター制御装置。

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