JP2010268599A - 永久磁石モータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石モータの動作状態に対応させて減磁の発生を正確に検出する。
【解決手段】ＰＩ制御部８６は、ｄ−ｑ軸変換を用いたフィードバック制御によって、ｄ軸およびｑ軸の電圧指令値を設定する。Ｖｑ基準値マップ保持部９０は、現在の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に基づいて、永久磁石モータ６０に減磁が発生していないときのｑ軸電圧指令値である基準値Ｖｑｍを設定する。減磁率演算部９４は、ＰＩ制御部８６によるｑ軸電圧指令値の現在値Ｖｑｃと、上記基準値Ｖｑｍとの差を、永久磁石モータ６０の回転角速度で除算することによって減磁率Ｄｄｍを演算する。減磁率判定値設定部９２は、減磁率判定値Ａｄｍをモータ回転数ＭＲＮに応じて可変に設定する。減磁検出部９５は、Ｄｄｍ＞Ａｄｍのとき、永久磁石モータ６０に減磁が発生していると検出する。
【選択図】図１

Description

この発明は、永久磁石モータの制御装置に関し、より特定的には、永久磁石モータの減磁の発生を検出するための制御に関する。

交流電動機の一形態として、ロータに永久磁石が取り付けられた永久磁石モータが使用されている。このような永久磁石モータでは、磁石温度の上昇に伴って発生磁束数が低下する現象（いわゆる減磁現象）が発生することが知られているが、特に、磁石温度が限度を超えて過度に上昇すると、磁石温度が低下しても磁気特性が回復しなくなってしまう。このため、永久磁石モータの使用時には、一定レベルを超えた減磁の発生をオンラインで検出することが求められる。このような減磁の検出のための構成が、たとえば、特開２００５−５１８９２号公報（特許文献１）、特開２００５−１９２３２５号公報（特許文献２）および特開２００８−１９９７３８号公報（特許文献３）等に記載されている。

特に、特許文献１には、ｄ−ｑ軸変換を用いたフィードバック制御が適用される永久磁石モータにおいて、そのｑ軸電圧指令値および回転角速度に基づいて減磁を検出する構成が記載されている。

特開２００５−５１８９２号公報 特開２００５−１９２３２５号公報 特開２００８−１９９７３８号公報

特許文献１の構成では、ｑ軸電圧指令値および回転角速度に基づいて推定された減磁率を、判定の閾値となる所定値と比較することによって減磁を検出しているが、当該所定値をどのように設定するかによって、減磁を正確に検出できるか否かが左右される。特に、判定の閾値を固定すると、永久磁石モータの動作状態によっては、減磁を正確に検出できなくなることが懸念される。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、永久磁石モータの動作状態を反映して減磁の発生を正確に検出することである。

この発明による永久磁石モータの制御装置は、制御部と、基準値設定部と、減磁率演算部と、判定値設定部と、減磁検出部とを備える。制御部は、永久磁石モータのｄ−ｑ軸変換を用いたフィードバック制御に従ってｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値を設定するように構成される。基準値設定部は、永久磁石モータの減磁非発生時における、モータ状態値とｑ軸電圧指令値との間の予め求められた特性に従って、モータ状態値の現在値に基づいてｑ軸電圧指令値の基準値を設定するように構成される。減磁率演算部は、制御部により設定されたｑ軸電圧指令値と、基準値設定部により設定された基準値との差を、永久磁石モータの回転角速度で除算する演算に基づいて、永久磁石モータの減磁率を推定するように構成される。判定値設定部は、永久磁石モータの回転数に応じて減磁率判定値を可変設定するように構成される。減磁検出部は、減磁率演算部によって求められた減磁率が、判定値設定部により設定された減磁率判定値よりも高いときに、永久磁石モータでの減磁発生を検出するように構成される。

この発明によれば、永久磁石モータの動作状態に対応させて減磁の発生を正確に検出することができる。

本発明の実施の形態による永久磁石モータの制御装置が適用されるモータ駆動システムの概略ブロック図である。 図１に示すコンバータの回路図である。 図１に示すインバータの回路図である。 図１に示す永久磁石モータの減磁量を演算する方法を説明するための概念図である。 減磁率判定値の設定手法の比較例である。 図１に示す減磁率判定値設定部による減磁率判定値の設定手法を説明する概念図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

図１は、本発明の実施の形態による永久磁石モータの制御装置が適用されるモータ駆動システムの概略ブロック図である。

図１を参照して、モータ駆動装置１００は、直流電源１０と、電圧センサ１１，１２と、コンバータ２０と、コンデンサ３０と、インバータ４０と、電流センサ５０と、回転位置センサ７０と、制御装置８０，８０♯とを備える。

コンバータ２０は、直流電源１０とコンデンサ３０との間に接続される。コンデンサ３０は、電源ライン１とアースライン２との間に接続される。

電圧センサ１１は、直流電源１０から出力される直流電圧Ｖｂを検出して制御装置８０♯へ出力する。電圧センサ１２は、コンデンサ３０の両端の電圧Ｖｍを検出して制御装置８０，８０♯へ出力する。

コンバータ２０は、制御装置８０♯からの信号ＰＷＭ１によって直流電源１０からの直流電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサ３０に供給する。コンデンサ３０は、コンバータ２０からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ４０に供給する。ここで、図２を用いて、コンバータ２０の回路構成例を説明する。

図２を参照して、コンバータ２０は、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」とも称する）Ｑ１，Ｑ２と、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬ１とを含む。なお、本実施の形態では、電力用半導体スイッチング素子としてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が用いられるものとするが、オンオフ制御可能な他のパワーデバイスをＩＧＢＴに代えて用いることも可能である。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、電源ライン１とアースライン２との間に直列に接続される。リアクトルＬ１は、一方端がスイッチング素子Ｑ１およびＱ２との中間点に接続され、他方端が直流電源１０の正極に接続される。また、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２には、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続されている。

再び図１を参照して、インバータ４０は、コンデンサ３０を介して直流電圧を受け、その受けた直流電圧を制御装置８０からの信号ＰＷＭ２によって交流電圧に変換して永久磁石モータ６０を駆動する。ここで、図３を用いて、インバータ４０の回路構成例を説明する。

図３を参照して、図３を参照して、インバータ４０は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７は、電源ライン１とアースライン２との間に並列に設けられる。

Ｕ相アーム１５は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム１６は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６から成り、Ｗ相アーム１７は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８から成る。また、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８には、逆並列ダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。

インバータ４０の各相アームの中間点は、永久磁石モータ６０の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、永久磁石モータ６０のＵ相コイルの他端がスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。

再び、図１を参照して、電流センサ５０は、永久磁石モータ６０に流れるモータ電流Ｉｕ，Ｉｖを検出し、その検出したモータ電流Ｉｕ，Ｉｖを制御装置８０へ出力する。なお、図１においては、電流センサ５０は、２個しか示されていない。これは、永久磁石モータ６０が３相モータの場合、２つの相に流れるモータ電流Ｉｕ，Ｉｖを検出すれば、その検出されたモータ電流Ｉｕ，Ｉｖに基づいて残りの相に流れるモータ電流Ｉｗを演算できるからである。したがって、３相の各々に流れるモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを独自に検出する場合、３個の電流センサ５０を設けてもよい。

永久磁石モータ６０は、図示しない、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルをステータコイルとして含む３相のモータである。回転位置センサ７０は、永久磁石モータ６０のロータの回転位置を検出し、その検出した回転位置を示すセンサ値θを制御装置８０へ出力する。

制御装置８０，８０♯の各々は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electric Control Unit）により構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサによる検出値を用いた演算処理を行なうように構成される。あるいは、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。また、図１では、制御装置８０および８０♯を別個に記載しているが、両者の機能を単一のＥＣＵによって実現する構成とすることも可能である。

制御装置８０♯は、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ、電圧センサ１１からの直流電圧Ｖｂ、電圧センサ１２からの電圧Ｖｍおよび回転数検出部８１からのモータ回転数ＭＲＮに基づいて、コンバータ２０を制御するための信号ＰＷＭ１を生成してコンバータ２０へ出力する。

より具体的には、制御装置８０♯は、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてコンバータ２０の電圧指令を演算し、その演算した電圧指令と、直流電圧Ｖｂと、電圧Ｖｍとに基づいて電圧Ｖｍを電圧指令に設定するための信号ＰＷＭ２を生成する。コンバータ２０は、信号ＰＷＭ１に従ってスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオンオフ制御することによって、電源ライン１の電圧Ｖｍを電圧指令に制御する。

制御装置８０は、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲに従って永久磁石モータ６０を制御するための信号ＰＷＭ２を生成して、インバータ４０へ出力する。図１では、制御装置８０は、永久磁石モータ６０の制御に係る機能ブロックの集合体として記載される。

制御装置８０は、回転数検出部８１と、３相／２相変換部８２と、電流指令生成部８３と、減算器８４，８５と、ＰＩ制御部８６と、２相／３相変換部８７と、ＰＷＭ生成部８８と、Ｖｑ基準値マップ保持部９０と、減磁率判定値設定部９２と、減磁率演算部９４と、減磁検出部９５とを含む。これらの各機能ブロックについては、当該ブロックに相当する機能を有する回路（ハードウェア）として制御装置８０内に構成してもよいし、予め設定されたプログラムに従って制御装置８０がソフトウェア処理を実行することにより実現してもよい。

回転数検出部８１は、回転位置センサ７０からセンサ値θを受け、その受けたセンサ値θに基づいてモータ回転数ＭＲＮを検出する。そして、回転数検出部８１は、モータ回転数ＭＲＮを電流指令生成部８３、Ｖｑ基準値マップ保持部９０、減磁率判定値設定部９２、減磁率演算部９４、および制御装置８０♯へ出力する。

３相／２相変換部８２は、２個の電流センサ５０からモータ電流Ｉｕ，Ｉｖを受ける。そして、３相／２相変換部８２は、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖに基づいてモータ電流Ｉｗ＝−Ｉｕ−Ｉｖを演算する。

そうすると、３相／２相変換部８２は、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを回転位置センサ７０からのセンサ値θを用いて三相二相変換する。すなわち、３相／２相変換部８２は、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗおよびセンサ値θに基づき、周知のｄ−ｑ軸変換式に従って電流値Ｉｄ，Ｉｑを演算する。

つまり、３相／２相変換部８２は、永久磁石モータ６０の３相コイルの各相に流れる３相のモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをセンサ値θを用いてｄ軸およびｑ軸に流れる電流値Ｉｄ，Ｉｑに変換する。そして、３相／２相変換部８２は、演算した電流値Ｉｄを減算器８４へ出力し、演算した電流値Ｉｑを減算器８５へ出力する。

電流指令生成部８３は、モータ駆動装置１００の外部に設けられたＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受け、回転数検出部８１からモータ回転数ＭＲＮを受け、電圧センサ１２から電圧Ｖｍを受ける。そして、電流指令生成部８３は、トルク指令値ＴＲ、モータ回転数ＭＲＮおよび電圧Ｖｍに基づいて、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを出力するための電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を生成し、その生成した電流指令Ｉｄ＊を減算器８４およびＶｑ基準値マップ保持部９０へ出力し、生成した電流指令Ｉｑ＊を減算器８５およびＶｑ基準値マップ保持部９０へ出力する。

減算器８４は、電流指令Ｉｄ＊と電流値Ｉｄとの偏差ΔＩｄを演算し、その演算した偏差ΔＩｄをＰＩ制御部８６へ出力する。また、減算器８５は、電流指令Ｉｑ＊と電流値Ｉｑとの偏差ΔＩｑを演算し、その演算した偏差ΔＩｑをＰＩ制御部８６へ出力する。

ＰＩ制御部８６は、偏差ΔＩｄ，ΔＩｑに対してＰＩゲインを用いてモータ電流調整用の電圧操作量であるｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑを演算する。ｄ軸電圧指令値Ｖｄは、２相／３相変換部８７へ出力される一方で、ｑ軸電圧指令値Ｖｑは、２相／３相変換部８７および減磁率演算部９４へ出力される。

２相／３相変換部８７は、ＰＩ制御部８６からの電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを回転位置センサ７０からのセンサ値θを用いて二相三相変換する。すなわち、２相／３相変換部８７は、ＰＩ制御部８６からの電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑおよび回転位置センサ７０からのセンサ値θに基づき、周知のｄ−ｑ軸逆変換式に従って永久磁石モータ６０の３相コイルに印加する電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを演算する。

つまり、２相／３相変換部８７は、ｄ軸およびｑ軸電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑをセンサ値θを用いて永久磁石モータ６０の３相コイルに印加する電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。そして、２相／３相変換部８７は、電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗをＰＷＭ生成部８８へ出力する。

ＰＷＭ生成部８８は、電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと、電圧センサ１２からの電圧Ｖｍとに基づいて信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ４０へ出力する。より具体的には、ＰＷＭ生成部８８は、電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと、所定周波数の搬送波（代表的には三角波）との電圧比較に従って、信号ＰＷＭ２を生成する。このとき、搬送波の振幅は、電圧Ｖｍの電圧レベルに応じて変化される。

インバータ４０では、信号ＰＷＭ２に従ってスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８がオンオフ制御されることによって、電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従った擬似交流電圧が、永久磁石モータ６０のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルにそれぞれ印加される。

Ｖｑ基準値マップ保持部９０は、永久磁石モータ６０の動作状態に対応したｑ軸電圧指令値の基準値Ｖｑｍを設定するためのマップを保持するとともに、現在の動作状態に応じて基準値Ｖｑｍを設定する。たとえば、永久磁石モータ６０の動作状態は、電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑによって示される。すなわち、Ｖｑ基準値マップ保持部９０は、電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑの組み合わせに対応してｑ軸電圧指令値の基準値Ｖｑｍを設定するためのマップを保持する。

この基準値Ｖｑｍは、永久磁石モータ６０が減磁していない場合における、現在のモータ状態におけるｑ軸電圧指令値に相当する。たとえば、電流センサ５０をはじめとする各センサの誤差を十分に較正した状態で実際にモータ駆動装置１００を動作させる実機実験を行い、この際に、種々の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の組み合わせに対して、フィードバック制御の結果得られたｑ軸電圧指令値（ＰＩ制御部８６）を求めることによって、この実験結果に基づいてＶｑ基準値マップを作成することができる。

そして、Ｖｑ基準値マップ保持部９０は、電流指令生成部８３から電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を受けると、この電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に対応する基準値Ｖｑｍをマップから抽出して、減磁率演算部９４へ出力する。なお、永久磁石モータ６０の動作状態として、電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑを用いるのは一例に過ぎず、他の変数（たとえば、永久磁石モータ６０のトルクおよび回転数の組み合わせ等）に基づいてｑ軸電圧指令値の基準値Ｖｑｍを設定をすることも可能である。

減磁率演算部９４は、ｑ軸電圧指令値Ｖｑについて、Ｖｑ基準値マップ保持部９０からの基準値Ｖｑｍと、ＰＩ制御部８６からの現在値Ｖｑｃとを受けるとともに、回転数検出部８１からのモータ回転数ＭＲＮを受ける。そして、減磁率演算部９４は、ｑ軸電圧指令値の基準値Ｖｑｍおよび現在値Ｖｑ１と、モータ回転数ＭＲＮから求められる回転角速度とに基づいて、永久磁石モータ６０の減磁率Ｄｄｍの推定演算を実行する。

ここで、図４を用いて、減磁率演算部９４による減磁率の推定演算の詳細を説明する。
図４を参照して、永久磁石モータ６０の磁石による電圧はｑ軸方向に現われる。したがって、この発明においては、ｄ−ｑ軸変換を用いて永久磁石モータ６０を制御するときのｑ軸電圧指令値に基づいて永久磁石モータ６０の減磁量を演算する。

ｄ−ｑ軸変換を用いて永久磁石モータ６０を制御する場合、ｑ軸の電圧方程式は、次式のようになる。

Ｖｑ＝ωＬｄＩｄ＋ＲＩｑ＋ωΦ・・・（１）
ただし、ω：回転角速度、Φ：永久磁石による電機子鎖交磁束、Ｌｄ：ｑ軸のインダクタンス、Ｒ：電機子抵抗、Ｉｄ：電機子電流のｄ軸成分、Ｉｑ：電機子電流のｑ軸成分である。なお、式（１）において、ωＬｄＩｄは、弱め界磁制御に用いられる項である。

図４の（ａ）は、減磁が生じていない場合を示し、図４の（ｂ）は、減磁が生じている場合を示す。減磁が生じていない場合の電機子鎖交磁束Φ＝Φｍとすると、（１）式より、この場合のｑ軸電圧指令値Ｖｑｍ♯は、下記（２）式で示される。

Ｖｑｍ♯＝ωＬｄＩｄ＋ＲＩｑ＋ωΦｍ・・・（２）
一方、減磁が生じている場合の電機子鎖交磁束Φ＝Φ１とし、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＝Ｖｑ１とすると、（１）式より、この場合のｑ軸電圧指令値Ｖｑ１は、下記（３）式で示される。

Ｖｑ１＝ωＬｄＩｄ＋ＲＩｑ＋ωΦ１・・・（３）
図４の（ａ），（ｂ）の各々では、電圧方程式に従って、左辺のｑ軸電圧と右辺の誘起電圧の和（ベクトル和）とが釣り合う様に、ＰＩ制御部８６によるｑ軸電圧指令値Ｖｑが決まることが示されている。すなわち、式（２），（３）のＶｑｍ♯およびＶｑ１は、減磁が生じていない場合および減磁が生じている場合のそれぞれにおいて、フィードバック制御の結果得られる、ＰＩ制御部８６によるｑ軸電圧指令値Ｖｑに相当する。なお、一般的には、Ｉｄ＜０かつＩｑ＞０であるので、図４（ａ），（ｂ）での表記にはこの電流極性が反映されている。

そして、式（２）から式（３）を減算すると、下記（４）式が得られる。減磁が生じている場合、Φ１＜Φｍであるので、式（４）の右辺中の（Φｍ−Φ１）は、電機子鎖交磁束の変化量、すなわち、減磁量を表わす。

Ｖｑｍ♯−Ｖｑ１＝ω（Φｍ−Φ１）・・・（４）
式（４）の両辺を減磁の非発生時に対応するωΦｍで除算することによって、下記（５）式が得られる。

（Ｖｑｍ♯−Ｖｑ１）／ωΦｍ＝（Φｍ−Φ１）／Φｍ・・・（５）
（５）式の右辺（Φｍ−Φ１）／Φｍは、減磁の非発生時における電機子鎖交磁束Φｍに対する減磁量（Φｍ−Φ１）の割合、すなわち減磁率に相当する。また、上述のように、Ｖｑ基準値マップ保持部９０には、Ｖｑｍ♯に相当するｑ軸電圧指令値がマップ値として格納されている。

したがって、減磁率演算部９４は、モータ回転数ＭＲＮ（ｒｐｍ）から求められる回転角速度ω（ω＝２π・ＭＲＮ／６０）と、ｑ軸電圧指令値Ｖｑについての、Ｖｑ基準値マップ保持部９０からの基準値ＶｑｍおよびＰＩ制御部８６からの現在値Ｖｑｃと、減磁の非発生時（永久磁石の常温状態）に予め測定した電機子鎖交磁束Φｍとを用いて、下記（６）式に従って減磁率Ｄｄｍを演算することができる。

Ｄｄｍ＝（Ｖｑｍ−Ｖｑｃ）／ωΦｍ＝・・・（６）
このように、この発明においては、ｄ−ｑ軸変換を用いて永久磁石モータ６０を制御する場合のｑ軸電圧指令値に基づいて減磁率を推定演算することができる。

再び図１を参照して、減磁検出部９５は、減磁率演算部９４により演算された減磁率Ｄｄｍを、減磁率判定値設定部９２により設定された減磁率判定値Ａｄｍと比較することにより、Ｄｄｍ＞Ａｄｍとなったときに、永久磁石モータ６０に減磁が発生していると検出する。減磁検出部９５は、減磁の検出時には減磁検出フラグＦｄｍをオンする。一方で、Ｄｄｍ≦Ａｄｍのときには、減磁検出フラグＦｄｍはオフされる。

減磁検出フラグＦｄｍがオンされると、これ以上の永久磁石の温度上昇を抑制するための処置として、永久磁石モータ６０への供給電流やモータ回転数ＭＲＮが制限される。あるいは、減磁検出フラグＦｄｍのオンに応答して、外部へ警報を出力してもよい。

この発明において、減磁率判定値設定部９２は、減磁率判定値Ａｄｍを固定値とするのではなく、モータ回転数ＭＲＮに応じて可変に設定する。

ここで、図５を用いて、センサ誤差に起因する減磁率の演算誤差の特性について説明する。

図５を参照して、センサ誤差が重畳された状態でフィードバック制御が行われることにより、減磁が発生していなくてもｑ軸電圧指令の現在値Ｖｑｃが基準値Ｖｑｍから離れてしまう。すなわち、減磁が発生していなくても、（６）式によって演算される減磁率が大きくなってしまう。

センサ誤差は、代表的には、電流センサ５０等のオフセット誤差であるため、基本的には白色雑音となる。このため、（６）式から理解されるように、減磁率の演算においては、高回転数領域になるほど、センサ誤差に起因する減磁率の演算誤差は相対的に小さくなる。

すなわち、図５に示されるように、同一のセンサ誤差に対する、減磁率演算部９４によって演算された減磁率のぶれ量Ｄｄｍ♯は、モータ回転数ＭＲＮの上昇に従って低下する。

図５の比較例では、モータ回転数ＭＲＮによらず減磁率判定値Ａｄｍが固定される。このようにすると、センサ誤差の影響が大きくなる（Ｄｄｍ♯が大きくなる）低回転数領域において減磁の誤検出が発生しないようなマージンを考慮して、減磁率判定値Ａｄｍを決める必要がある。しかしながら、このようにすると、高回転数域において減磁の検出が遅れてしまうことが懸念される。一方で、高回転数域で減磁を確実に検出できるように減磁率判定値Ａｄｍを下げると、低回転数域では、センサ誤差に起因するｑ軸電圧指令値の変化によって減磁を誤検出するおそれがある。

図６を参照して、この発明では、減磁率判定値設定部９２は、減磁率判定値Ａｄｍを、永久磁石モータ６０の回転数ＭＲＮに応じて可変に設定する。具体的には、図６に示されるように、センサ誤差の影響が大きくなる低回転数領域では、減磁の誤検出を防止するために減磁率判定値Ａｄｍが相対的に高く設定される一方で、センサ誤差の影響が小さくなる高回転数領域では、減磁を速やかに検出するために減磁率判定値Ａｄｍを相対的に低く設定する。

このようにすると、永久磁石モータ６０の低回転数領域では減磁の発生を誤検出することなく、かつ、高回転数領域では減磁の発生を速やかに検出することが可能となる。すなわち、永久磁石モータ６０の動作状態を反映して減磁の発生を正確に検出することが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、永久磁石モータでの減磁の検出に適用することができる。

１ 電源ライン、２ アースライン、１０ 直流電源、１１，１２ 電圧センサ、１５〜１７ 各相アーム、２０ コンバータ、３０ コンデンサ、４０ インバータ、５０ 電流センサ、６０ 永久磁石モータ、７０ 回転位置センサ、８０，８０♯ 制御装置、８１ 回転数検出部、８２ ３相／２相変換部、８３ 電流指令生成部、８４，８５ 減算器、８６ ＰＩ制御部、８７ ２相／３相変換部、８８ ＰＷＭ生成部、９０ Ｖｑ基準値マップ保持部、９２ 減磁率判定値設定部、９４ 減磁率演算部、９５ 減磁検出部、１００ モータ駆動装置、Ａｄｍ 減磁率判定値、Ｄ１〜Ｄ８ 逆並列ダイオード、Ｄｄｍ 減磁率（演算値）、Ｄｄｍ♯ 減磁率ぶれ量（演算値）、Ｆｄｍ 減磁検出フラグ、Ｉｄ＊，Ｉｑ＊ 電流指令（ｄ−ｑ軸）、Ｉｄ，Ｉｑ 電流値（ｄ−ｑ軸）、Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ モータ電流、Ｌ１ リアクトル、ＭＲＮ モータ回転数、ＰＷＭ１，ＰＷＭ２ 信号、Ｑ１〜Ｑ８ 電力用半導体スイッチング素子、ＴＲ トルク指令値、Ｖｂ 直流電圧、Ｖｄ，Ｖｑ 電圧指令値、Ｖｍ 電圧、Ｖｑ１ ｑ軸電圧指令（減磁発生時）、Ｖｑｃ 現在値（ｑ軸電圧指令値）、Ｖｑｍ♯ ｑ軸電圧指令（減磁非発生時）、Ｖｑｍ 基準値（ｑ軸電圧指令値）、Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ 電圧操作量（３相）、Φ１ 電機子鎖交磁束（減磁発生時）、Φｍ 電機子鎖交磁束（減磁非発生時）、ω 回転角速度。

Claims (1)

1. 永久磁石モータのｄ−ｑ軸変換を用いたフィードバック制御に従ってｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値を設定するための制御部と、
   前記永久磁石モータの減磁非発生時における、モータ状態値と前記ｑ軸電圧指令値との間の予め求められた特性に従って、前記モータ状態値の現在値に基づいて前記ｑ軸電圧指令値の基準値を設定するための基準値設定部と、
   前記制御部により設定された前記ｑ軸電圧指令値と、前記基準値設定部により設定された前記基準値との差を、前記永久磁石モータの回転角速度で除算する演算に基づいて、前記永久磁石モータの減磁率を推定するための減磁率演算部と、
   前記永久磁石モータの回転数に応じて減磁率判定値を可変設定するための判定値設定部と、
   前記減磁率演算部によって求められた前記減磁率が、前記判定値設定部により設定された前記減磁率判定値よりも高いときに、前記永久磁石モータでの減磁発生を検出するための減磁検出部とを備える、永久磁石モータの制御装置。

Images