JP2019201530A - 永久磁石型同期電動機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】すみやかに永久磁石型同期電動機の異常を検出する。【解決手段】永久磁石型同期電動機１の制御装置１００は、電力変換器３と、永久磁石型同期電動機１の入力電流を検出する電流検出器４と、永久磁石と平行方向であるｄ軸電流及び垂直方向であるｑ軸電流を出力する電流成分変換器７と、入力電圧を検出する電圧検出器８とｄ軸電圧及び垂直ｑ軸電圧を出力する電圧成分変換器９と、ｄ軸電流とｑ軸電流と永久磁石型同期電動機１の回転速度と永久磁石型同期電動機１の一次抵抗と永久磁石と平行方向であるｄ軸インダクタンス及び垂直であるｑ軸インダクタンスと永久磁石の磁束とからｑ軸電圧を演算するｑ軸電圧演算器１１と、演算ｑ軸電圧とｑ軸電圧とから永久磁石の磁束を補正する磁束補正部１４と、磁束補正値と磁束補正レベルとを比較して、磁束補正レベルより磁束補正値が大きくなった場合に、異常を検知する磁束補正比較部１８とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、永久磁石型同期電動機の制御装置に関し、特に制御異常、部品故障の検出に関する。

永久磁石型同期電動機１のトルクＴは、（１）式で表される。このため、ｑ軸電流指令ｉ_ｑｒは、永久電動機のｄ軸インダクタンスＬ_ｄとｑ軸インダクタンスＬ_ｑと永久磁石の磁束φとを用いて算出される。永久磁石型同期電動機１の永久磁石の磁束φは温度変化によって変動する。永久磁石の磁束φは永久磁石型同期電動機の温度変化によって変動するため、永久磁石の磁束φを固定しておくと、温度変化によって（２）式のｑ軸電流指令ｉ_ｑｒが正しい値として算出されず、永久磁石型同期電動機の出力トルクの制御精度が変動する。

したがって、従来技術の制御装置２００は、永久磁石の磁束φが温度変化に伴ってｑ軸電流指令値ｉ_ｑｒが正しい値として算出されないことを回避するために、磁束φを補正している（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の永久磁石型同期電動機の制御装置について、図２を参照して説明する。図２に示すように、永久磁石型同期電動機１の制御装置２００は、電流検出器２、電力変換器３、電流制御器４、ｑ軸電流指令算出器５、ｄ軸電流指令算出器６、電流成分変換器７、電圧検出器８、電圧成分変換器９、ｄ軸電圧演算器１０、ｑ軸電圧演算器１１、抵抗補正部１２、インダクタンス補正部１３、磁束補正部１４、第１減算器１５、第２減算器１６を備える。永久磁石型同期電動機１は、速度検出器１７に接続される。

電力変換器３は、電流制御器４から出力される制御信号を入力として電力変換を行う。電流検出器２は、電力変換器３から供給される永久磁石型同期電動機の入力電流を検出する。電流成分変換器７は、該電流検出器２の出力から永久磁石型同期電動機１の永久磁石と平行方向であるｄ軸電流ｉ_ｄと、垂直方向であるｑ軸電流ｉ_ｑとを電流制御器４に出力する。電圧検出器８は、永久磁石型同期電動機１の入力電圧ｖを検出する。電圧成分変換器９は、電圧検出器８の出力から永久磁石と平行方向であるｄ軸電圧ｖ_ｄと垂直方向であるｑ軸電圧ｖ_ｑとを出力する。

ｄ軸電圧演算器１０は、ｄ軸電流ｉ_ｄとｑ軸電流ｉ_ｑと回転速度ωと一次抵抗Ｒ_ｎとｄ軸インダクタンスＬ_ｄとｑ軸インダクタンスＬ_ｑとにより永久磁石型同期電動機１のｄ軸電圧ｖ_ｄｃを演算する。ｑ軸電圧演算器１１は、ｄ軸電流ｉ_ｄとｑ軸電流ｉ_ｑと永久磁石型同期電動機１の回転速度ωと永久磁石型同期電動機の一次抵抗とｄ軸インダクタンスＬ_ｄとｑ軸インダクタンスＬ_ｑと永久磁石の磁束φとから永久磁石型同期電動機１のｑ軸電圧ｖ_ｑｃを演算する。

ｑ軸電流指令算出器５は、トルク指令Ｔ_ｃと、ｄ軸電流指令ｉ_ｄｒと、永久磁石型同期電動機１の永久磁石に平行方向であるｄ軸インダクタンスＬ_ｄ及び垂直方向であるｑ軸インダクタンスＬ_ｑと、磁束補正部１４によって補正された永久磁石の磁束φ_ｎとを入力としてｑ軸電流指令ｉ_ｑｒを出力する。ｄ軸電流指令算出器６は、ｄ軸電流指令ｉ_ｄｒを出力する。

電流制御器４は、電流成分変換器７から出力されたｄ軸電流ｉ_ｄとｑ軸電流ｉ_ｑとがそれぞれｄ軸電流指令算出器６から出力されたｄ軸電流指令ｉ_ｄｒとｑ軸電流指令算出器６から算出されたｑ軸電流指令ｉ_ｑｒに追従するような制御信号を電力変換器３に出力する。

磁束補正部１４は、ｑ軸電圧演算器１１から出力されたｑ軸電圧ｖ_ｑｃと電圧成分変換器９から出力されたｑ軸電圧ｖ_ｑとから永久磁石の磁束φを補正する。抵抗補正部１２は、ｄ軸電圧演算器１０から出力されたｄ軸電圧ｖ_ｄｃと電圧成分変換器９から出力されたｄ軸電圧ｖ_ｄから一次抵抗Ｒを補正する。インダクタンス補正部１３は、抵抗補正部１２によって補正された一次抵抗が第１閾値を超えるか、又は第１閾値より小さい第２閾値よりも下回った場合に、ｄ軸電圧演算器から出力されたｄ軸電圧ｖ_ｄｃと電圧成分変換器９から出力されたｄ軸電圧ｖ_ｄとからｑ軸インダクタンスＬ_ｑを補正する。

特開２００１−１４５３９９号公報

しかしながら、特許文献１に示された制御方式おいては、機器の故障、制御異常時にも補正を続けるため異常を検知することができない。

永久磁石型同期電動機の永久磁石の減磁、永久磁石型同期電動機のコイルの過熱異常、電流検出器の故障などが発生した場合、すみやかに異常を検出し、保護動作あるいは異常を知らせなければならない。すなわち、機器の故障、制御異常を速やかに検出することが要求される。

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、磁束、抵抗、ｄ軸インダクタンスを補正し、かつ速やかに機器の故障、制御異常を検出する永久磁石型同期電動機の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る永久磁石型同期電動機の制御装置は、電力変換を行う電力変換器と、前記電力変換器から供給される永久磁石型同期電動機の入力電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器から出力された前記永久磁石型同期電動機の永久磁石と平行方向であるｄ軸電流及び垂直方向であるｑ軸電流を出力する電流成分変換器と、トルク指令とｄ軸電流指令と永久磁石型同期電動機の永久磁石と平行方向であるｄ軸インダクタンス及び垂直方向であるｑ軸インダクタンスと前記永久磁石の磁束とを入力としてｑ軸電流指令を出力するｑ軸電流指令算出器と、ｄ軸電流指令を出力するｄ軸電流指令算出器と、前記ｄ軸電流及び前記ｑ軸電流がそれぞれ前記ｄ軸電流指令及び前記ｑ軸電流指令に追従するような制御信号を前記電力変換器に出力する電流制御器と、前記永久磁石型同期電動機の入力電圧を検出する電圧検出器と、前記電圧検出器から出力された、永久磁石と平行方向であるｄ軸電圧及び垂直方向であるｑ軸電圧を出力する電圧成分変換器と、前記ｄ軸電流とｑ軸電流と永久磁石型同期電動機の回転速度と永久磁石型同期電動機の一次抵抗と前記ｄ軸インダクタンス及び前記ｑ軸インダクタンスと前記永久磁石の磁束とから前記永久磁石型同期電動機のｑ軸電圧を演算するｑ軸電圧演算器と、前記ｑ軸電圧演算器から出力された演算ｑ軸電圧と前記電圧成分変換器から出力された前記ｑ軸電圧とから前記永久磁石の磁束を補正する磁束補正部と、前記磁束補正部から出力された磁束補正値と磁束補正レベルとを比較して、前記磁束補正レベルより前記磁束補正値が大きくなった場合に、異常を検知する磁束補正比較部と、を備えることを特徴とする。

さらに、本発明に係る永久磁石型同期電動機の制御装置において、前記ｄ軸電流と前記ｑ軸電流と前記回転速度と前記一次抵抗と前記ｄ軸インダクタンスと前記ｑ軸インダクタンスより前記永久磁石型同期電動機のｄ軸電圧を演算するｄ軸電圧演算器と、前記ｄ軸電圧演算器から出力された演算ｄ軸電圧と前記電圧成分変換器から出力されたｄ軸電圧とから前記一次抵抗を補正する抵抗補正部と、前記抵抗補正部から出力された抵抗補正値と抵抗補正レベルとを比較して、前記抵抗補正レベルより前記抵抗補正値が大きくなった場合に、異常を検知する抵抗補正比較部と、を備えることを特徴とする。

さらに、本発明に係る永久磁石型同期電動機の制御装置において、前記抵抗補正部によって補正された前記一次抵抗が大きい任意の値を超えるか、または小さい任意の値よりも下回った場合に、前記ｄ軸電圧演算器から出力された演算ｄ軸電圧と電圧成分変換器から出力されたｄ軸電圧とからｑ軸インダクタンスを補正するインダクタンス補正部と、前記インダクタンス補正部から出力されたインダクタンス補正値とインダクタンス補正レベルとを比較して、前記インダクタンス補正レベルより前記インダクタンス補正値が大きくなった場合に、異常を検知するインダクタンス補正比較部と、を備えることを特徴とする。

本発明の永久磁石型同期電動機の制御装置は、永久磁石型同期電動機におけるトルク制御にかかわるもので、特に制御異常、部品故障を速やかに検出することができる。

本発明の一実施形態に係る永久磁石型同期電動機の制御装置の構成例を示すブロック図である。 従来の永久磁石型同期電動機の制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図１を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る永久磁石型同期電動機１の制御装置１００の構成例を示すブロック図である。制御装置１００は、永久磁石型同期電動機１を制御する。制御装置１００は、電流検出器２と、電力変換器３と、電流制御器４と、ｑ軸電流指令算出器５と、ｄ軸電流指令算出器６と、電流成分変換器７と、電圧検出器８と、電圧成分変換器９と、ｄ軸電圧演算器１０と、ｑ軸電圧演算器１１と、抵抗補正部１２と、インダクタンス補正部１３と、磁束補正部１４と、第１減算器１５と、第２減算器１６を備える。永久磁石型同期電動機１は、速度検出器１７に接続される。また、制御装置１００は、磁束補正比較部１８と、抵抗補正比較部１９と、インダクタンス補正比較部２０とを備える点で、図２に示した制御装置２００と相違となっている。

電力変換器３は、追って詳細に説明する電流制御器４から出力された制御信号に基づいて電力変換を行う。

電流検出器２は、電力変換器３から出力され、永久磁石型同期電動機１に入力する入力電流ｉを検出する。

電流成分変換器７は、該電流検出器２によって検出された入力電流ｉにおける、永久磁石型同期電動機１の永久磁石と平行方向であるｄ軸電流ｉ_ｄを出力する。また、電流成分変換器７は、該電流検出器２から出力された入力電流ｉにおける、永久磁石型同期電動機１の永久磁石と垂直方向であるｑ軸電流ｉ_ｑを出力する。

電圧検出器８は、電力変換器３から供給された永久磁石型同期電動機１の入力電圧ｖを検出する。

電圧成分変換器９は、入力電圧ｖから、永久磁石型同期電動機１の永久磁石に平行方向であるｄ軸電圧ｖ_ｄと、垂直方向であるｑ軸電圧ｖ_ｑとを出力する。

ｄ軸電圧演算器１０は、ｄ軸電流ｉ_ｄと、ｑ軸電流ｉ_ｑと、回転速度ωと、ｄ軸インダクタンスＬ_ｄと、補正されたｑ軸インダクタンスＬ_ｑｎと、補正された一次抵抗Ｒ_ｎとを入力して演算ｄ軸電圧ｖ_ｄｃを演算する。

ｑ軸電圧演算器１１は、ｄ軸電流ｉ_ｄと、ｑ軸電流ｉ_ｑと、回転速度ωと、ｄ軸インダクタンスＬ_ｄと、補正されたｑ軸インダクタンスＬ_ｑｎと、補正された一次抵抗Ｒ_ｎと、補正された永久磁石の磁束φ_ｎとを入力して演算ｑ軸電圧ｖ_ｑｃを演算する。

ｑ軸電流指令算出器５は、トルク指令Ｔ_ｃと、ｄ軸電流指令算出器６から出力されたｄ軸電流指令ｉ_ｄｒと、ｄ軸インダクタンスＬ_ｄと、補正されたｑ軸インダクタンスＬ_ｑｎと、補正された永久磁石の磁束φ_ｎとを入力としてｑ軸電流指令ｉ_ｑｒを出力する。ｄ軸インダクタンスＬ_ｄは、永久磁石型同期電動機１の永久磁石と平行方向であるインダクタンスである。ｑ軸インダクタンスＬ_ｑは、永久磁石型同期電動機１の永久磁石と垂直方向であるインダクタンスである。

永久磁石型同期電動機１のトルクＴは、ｄ軸電流ｉ_ｄと、ｑ軸電流ｉ_ｑと、ｄ軸インダクタンスＬ_ｄと、ｑ軸インダクタンスＬ_ｑと、永久磁石の磁束φを用いて、上記の（１）式により表される。このため、ｑ軸電流指令ｉ_ｑｒは、ｄ軸電流指令ｉ_ｄｒと、トルク指令Ｔ_ｃと、永久電動機のｄ軸インダクタンスＬ_ｄと、ｑ軸インダクタンスＬ_ｑと、永久磁石の磁束φとを用いて、上記の（２）式により算出される。

ｄ軸電流指令算出器６は、ｄ軸電流指令ｉ_ｄｒを出力する。

電流制御器４は、電流成分変換器７によって出力されたｄ軸電流ｉ_ｄが、ｄ軸電流指令算出器６によって出力されたｄ軸電流指令ｉ_ｄｒに追従するような制御信号を電力変換器３に出力する。また、電流制御器４は、電流成分変換器７によって出力されたｑ軸電流ｉ_ｑが、ｑ軸電流指令算出器５によって出力されたｑ軸電流指令ｉ_ｑｒに追従するような制御信号を電力変換器３に出力する。

速度検出器１７は、永久磁石型同期電動機１の回転速度ωを出力する。

第１減算器１５は、ｄ軸電圧ｖ_ｄと演算ｄ軸電圧ｖ_ｄｃとの差（ｖ_ｄ−ｖ_ｄｃ）を出力する。第２減算器１６は、ｑ軸電圧ｖ_ｑと演算ｑ軸電圧ｖ_ｑｃとの差（ｖ_ｑ−ｖ_ｑｃ）を出力する。

抵抗補正部１２は、第１減算器１５から出力されたｄ軸電圧差（ｖ_ｄ−ｖ_ｄｃ）と、一次抵抗Ｒとを入力して、補正された一次抵抗Ｒ_ｎが第１閾値を超えるか、又は第１閾値より小さい第２閾値よりも下回った場合に信号を出力する。抵抗補正部１２が一次抵抗Ｒを補正する詳細な方法は追って説明する。

インダクタンス補正部１３は、第１減算器１５から出力されたｄ軸電圧差（ｖ_ｄ−ｖ_ｄｃ）と、ｑ軸インダクタンスＬ_ｑとを入力する。インダクタンス補正部１３は、抵抗補正部１２から出力された信号を入力する。インダクタンス補正部１３は、信号が入力された場合、ｄ軸電圧差（ｖ_ｄ−ｖ_ｄｃ）と、ｑ軸インダクタンスＬ_ｑとに基づいて補正されたｑ軸インダクタンスＬ_ｑｎを出力する。インダクタンス補正部１３は、抵抗補正部１２の信号が入力されない場合、そのままｑ軸インダクタンスＬ_ｑｎを出力する。抵抗補正部１２がｑ軸インダクタンスＬ_ｑを補正したｑ軸インダクタンスＬ_ｑｎを算出する詳細な方法は追って説明する。

磁束補正部１４は、永久磁石型同期電動機１の永久磁石の磁束φを補正する。上述のように、永久磁石の磁束φは永久磁石型同期電動機１の温度変化によって変動するため、永久磁石の磁束φを固定しておくと、温度変化によって（２）式のｑ軸電流指令ｉｑｒが正しい値として算出されず、永久磁石型同期電動機１の出力トルクの制御精度が変動する結果となるからである。

ここで、磁束補正部１４についてより詳細に説明する。まず、磁束補正部１４が磁束を補正するために、ｑ軸電圧演算器１１によって演算されるｑ軸電圧ｖｑについてより詳細に説明する。永久磁石型同期電動機１の電圧方程式は、（３）式で表される。（３）式において、ｐは微分演算子である。

よって、ｄ軸電流ｉ_ｄ、ｑ軸電流ｉ_ｑ、ｄ軸インダクタンスＬ_ｄ、ｑ軸インダクタンスＬ_ｑ、一次抵抗Ｒ、永久磁石の磁束φ、及び回転速度ωが分かれば、ｑ軸電圧演算器１１は、（４）式よりｑ軸電圧ｖ_ｑを演算できることがわかる。

永久磁石の磁束φが正しい値なら、（４）式によってｖ_ｑとして演算された演算ｑ軸電圧ｖ_ｑｃと、電圧成分変換器９によって出力されたｑ軸電圧ｖ_ｑとは等しい値となる。しかし、温度変化によって永久磁石の磁束φの値が変動してくると、演算ｑ軸電圧ｖ_ｑｃとｑ軸電圧ｖ_ｑとは等しくならない。そこで、磁束補正部１４は、第２減算器１６の出力を用いて、（５）式及び（６）式による演算を行って、永久磁石の磁束φを補正する。

ここで、φ_ｘは永久磁石の磁束φの磁束補正値、Ｋ_φは積分定数である。φ_ｎは補正後の磁束である。永久磁石の磁束φが実際の値よりも小さければ、ｖ_ｑ＞ｖ_ｑｃとなり、（５）式のφ_ｘは増加し、（６）式のφ_ｎも増加することで、永久磁石の磁束φが補正される。逆に永久磁石の磁束φが実際の値よりも大きければ、ｖ_ｑ＜ｖ_ｑｃとなり、（５）式のφ_ｘは減少し、（６）式のφ_ｎも減少することで、永久磁石の磁束φが補正される。以上説明したように、演算されたｑ軸電圧ｖ_ｑｃとｑ軸電圧ｖ_ｑとから永久磁石の磁束φを補正することが可能となる。

演算ｑ軸電圧ｖ_ｑｃは、（４）式から明らかなように、ｄ軸インダクタンスＬ_ｄとｑ軸インダクタンスＬ_ｑと一次抵抗Ｒも使用する。その中で、一次抵抗Ｒも、温度変化によって変化する。そこで、抵抗補正部１２が一次抵抗Ｒを補正する。

ここで、抵抗補正部１２についてより詳細に説明する。まず、抵抗補正部１２が抵抗を補正するために、ｄ軸電圧演算器１０よって演算される演算ｑ軸電圧ｖ_ｑｃについてより詳細に説明する。永久磁石型同期電動機１のｄ軸電圧方程式は、（３）式で表される。よって、ｄ軸電流ｉ_ｄ、ｑ軸電流ｉ_ｑ、ｄ軸インダクタンスＬ_ｄ、ｑ軸インダクタンスＬ_ｑ、一次抵抗Ｒ、及び回転速度ωが分かれば、演算ｄ軸電圧ｖ_ｄｃを演算できることがわかる。

一次抵抗Ｒが正しい値なら、（３）式によって演算された演算ｄ軸電圧ｖ_ｄｃとｄ軸電圧ｖ_ｄとは等しい値となる。しかし、温度変化によって一次抵抗Ｒの値が変動してくると、演算されたｄ軸電圧ｖ_ｄｃとｄ軸電圧ｖ_ｄとは等しくならない。そこで、第１減算器１５の出力を用いて抵抗補正部１２は、（７）式及び（８）式による演算を行って、一次抵抗Ｒを補正する。

ここで、Ｒ_ｘは一次抵抗Ｒの補正値である抵抗補正値、Ｋ_Ｒは積分定数である。Ｒｎは補正後の一次抵抗である。一次抵抗Ｒが実際の値よりも小さければ、ｖ_ｄ＞ｖ_ｄｃとなり、（７）式のＲ_ｘは増加し、（８）式のＲ_ｎも増加することで、一次抵抗Ｒが補正される。逆に一次抵抗Ｒが実際の値よりも大きければ、ｖ_ｄ＜ｖ_ｄｃとなり、（７）式のＲ_ｘは減少し、（８）式のＲ_ｎも減少することで、一次抵抗Ｒが補正される。以上説明したように、演算ｄ軸電圧ｖ_ｄｃとｄ軸電圧ｖ_ｄとから一次抵抗Ｒを補正することが可能となる。

次に、インダクタンス補正部１３についてより詳細に説明する。演算ｄ軸電圧ｖ_ｄｃと演算ｑ軸電圧ｖ_ｑｃとは、（３）式と（４）式とから明らかなように、ｄ軸インダクタンスＬ_ｄとｑ軸インダクタンスＬ_ｑとを用いる。インダクタンスは、磁気飽和の影響で流す電流の大きさによって変化する。ｄ軸電流ｉ_ｄは通常あまり流さないため、（３）式と（４）式より、ｄ軸インダクタンスＬ_ｄの誤差の影響は小さい。また、ｄ軸インダクタンスＬ_ｄは、磁気飽和の影響が小さく、ｄ軸電流ｉ_ｄも小さいため、変化は小さい。

逆に、永久磁石型同期電動機１の回転速度ωを上げたり、負荷が大きくなったりすると、ｑ軸電流ｉ_ｑは大きくなるため、ｑ軸インダクタンスＬ_ｑの誤差の影響は大きい。また、ｑ軸インダクタンスＬ_ｑは、磁気飽和の影響が大きく、ｑ軸電流ｉ_ｑも大きいため、変化が大きい。そこで、一次抵抗Ｒは、抵抗補正部１２によって補正されるが、ｑ軸インダクタンスＬ_ｑに誤差があれば正しい値に補正されない。

そのため、抵抗補正値Ｒ_ｘに任意の上限値と下限値とを設け、抵抗補正値Ｒ_ｘがそれらの値を超えると、インダクタンス補正部１３は、（９）式及び（１０）式の演算を行って、ｑ軸インダクタンスＬ_ｑを補正する。

ここで、Ｌ_ｘはｑ軸インダクタンスＬ_ｑの補正値であるインダクタンス補正値、Ｋ_Ｌは積分定数である。Ｌ_ｑｎは補正後のｑ軸インダクタンスである。ｑ軸インダクタンスＬ_ｑが実際の値よりも小さければ、ｖ_ｄ＜ｖ_ｄｃとなり、（９）式のＬ_ｘは増加し、（１０）式のＬ_ｑｎも増加することで、ｑ軸インダクタンスＬ_ｑが補正される。逆にｑ軸インダクタンスＬ_ｑが実際の値よりも大きければ、ｖ_ｄ＞ｖ_ｄｃとなり、（９）式のＬ_ｘは減少し、（１０）式のＬ_ｑｎも減少することで、ｑ軸インダクタンスＬ_ｑが補正される。以上説明したように、抵抗補正部１２により補正された一次抵抗Ｒ_ｎが大きい任意の値を超えるか、又は小さい任意の値よりも下回った場合に出力される信号と、演算されたｄ軸電圧ｖ_ｄｃとｄ軸電圧ｖ_ｄとからｑ軸インダクタンスＬ_ｑを補正することが可能となる。

磁束補正比較部１８は、磁束補正部１４によって出力された磁束補正値φ_ｘと磁束補正レベルφ_ｌとを比較する。磁束補正レベルφ_ｌは、磁束補正値φ_ｘが該磁束補正レベルφ_ｌより大きくなった場合、永久磁石型同期電動機１が故障していると推測される値である。磁束補正比較部１８は、磁束補正値φ_ｘが磁束補正レベルφ_ｌより大きくなった場合に、異常を検知する。磁束補正比較部１８は異常を検知すると、永久磁石型同期電動機１あるいは制御装置１００に故障が発生したことを知らせるための磁束異常信号φ_ｅｒｒを電力変換器３に出力する。磁束補正比較部１８は、磁束異常信号φ_ｅｒｒを、制御装置１００を制御する上位の装置に出力してもよい。

抵抗補正比較部１９は、抵抗補正部１２によって出力された抵抗補正値Ｒ_ｘと抵抗補正レベルＲ_ｌとを比較する。抵抗補正レベルＲ_ｌは、抵抗補正値Ｒ_ｘが該抵抗補正レベルＲ_ｌより大きくなった場合、永久磁石型同期電動機１が故障していると推測される値である。抵抗補正比較部１９は、抵抗補正値Ｒ_ｘが該抵抗補正レベルＲ_ｌより大きくなった場合に、異常を検知する。抵抗補正比較部１９は異常を検知すると、永久磁石型同期電動機１あるいは制御装置１００に故障が発生したことを知らせるための抵抗異常信号Ｒ_ｅｒｒを電力変換器３に出力する。抵抗補正比較部１９は、抵抗異常信号Ｒ_ｅｒｒを、制御装置１００を制御する上位の装置に出力してもよい。

インダクタンス補正比較部２０は、インダクタンス補正部１３によって出力されたインダクタンス補正値Ｌ_ｘとインダクタンス補正レベルＬ_ｑｌを比較する。インダクタンス補正レベルＬ_ｑｌは、インダクタンス補正値Ｌ_ｘが該インダクタンス補正レベルＬ_ｑｌより大きくなった場合、永久磁石型同期電動機１が故障していると推測される値である。インダクタンス補正比較部２０は、インダクタンス補正値Ｌ_ｘが該インダクタンス補正レベルＬ_ｑｌより大きくなった場合に、異常を検知する。インダクタンス補正比較部２０は、異常を検知すると永久磁石型同期電動機１あるいは制御装置１００に故障が発生したことを知らせるためのインダクタンス異常信号Ｌ_ｑｅｒｒを電力変換器３に出力する。インダクタンス補正比較部２０は、インダクタンス異常信号Ｌ_ｑｅｒｒを、制御装置１００を制御する上位の装置に出力してもよい。

以上、本実施形態によれば、制御装置１００は、磁束補正値φ_ｘが磁束補正レベルφ_ｌより大きくなった場合に、永久磁石型同期電動機１の故障を検知する。したがって、永久磁石型同期電動機１の故障に対して対応を行うことができる。例えば、永久磁石型同期電動機１に用いられている磁石が減磁することがある。この場合、磁束補正比較部１８が磁束φを補正するために大きい電流が用いられ続け、電力消費の観点から好ましくない。上述のように永久磁石型同期電動機１の故障を認識することができれば、故障の原因を解明し、永久磁石型同期電動機１を正常に動作させるための対応を行うことができる。

また、本実施形態によれば、抵抗補正値Ｒ_ｘが抵抗補正レベルＲ_ｌより大きくなった場合に、永久磁石型同期電動機１が故障を検知する。これにより、永久磁石型同期電動機１の故障を認識し、故障の原因を解明し、永久磁石型同期電動機１を正常に動作させるための対応を行うことができる。

また、本実施形態によれば、インダクタンス補正値Ｌ_ｘがインダクタンス補正レベルＬ_ｑｌより大きくなった場合に、永久磁石型同期電動機１の故障を検知する。これにより、永久磁石型同期電動機１の故障を認識し、故障の原因を解明し、永久磁石型同期電動機１を正常に動作させるための対応を行うことができる。

また、本実施形態によれば、抵抗補正値Ｒ_ｘやインダクタンス補正レベルＬ_ｑｌや磁束補正値φ_ｘが、各補正レベルより大きくなった場合に、制御装置１００の故障を検知する。これにより、制御装置１００の故障を認識し、故障の原因を解明し、制御装置１００を正常に動作させるための対応を行うことができる。例えば、電流検出器２あるいは電圧検出器８が故障し電流、電圧が正しい値を検出できないことがある。この場合、抵抗補正値Ｒ_ｘやインダクタンス補正レベルＬ_ｑｌや磁束補正値φ_ｘが間違った値になり、大きな電流を流したり、永久磁石型同期電動機１を制御したりすることができなくなってしまう。上述のように制御装置１００の故障を認識することができれば、故障の原因を解明し、制御装置１００を安全に停止させるための対応を行うことができる。

本実施形態において、磁束補正比較部１８は、磁束補正値φ_ｘが磁束補正レベルφ_ｌより大きくなった場合に磁束異常信号φ_ｅｒｒを送信するとしたが、これに限られない。例えば、磁束補正比較部１８は、補正後の磁束φ_ｎが磁束補正レベルφ_ｌに対応する値より大きくなった場合に磁束異常信号φ_ｅｒｒを送信してもよい。また、抵抗補正比較部１９は、抵抗補正値Ｒ_ｘが抵抗補正レベルＲ_ｌより大きくなった場合に抵抗異常信号Ｒ_ｅｒｒを送信するとしたが、これに限られない。例えば、抵抗補正比較部１９は、補正後の一次抵抗Ｒ_ｎが抵抗補正レベルＲ_ｌに対応する値より大きくなった場合に抵抗異常信号Ｒ_ｅｒｒを送信してもよい。また、インダクタンス補正比較部２０は、インダクタンス補正値Ｌ_ｘがインダクタンス補正レベルＬ_ｑｌより大きくなった場合にインダクタンス異常信号Ｌ_ｑｅｒｒを送信するとしたが、これに限られない。例えば、インダクタンス補正比較部２０は、補正後のインダクタンスがインダクタンス補正レベルＬ_ｑｌに対応する値より大きくなった場合にインダクタンス異常信号Ｌ_ｑｅｒｒを送信してもよい。

また、抵抗補正値Ｒ_ｘやインダクタンス補正レベルＬ_ｑｌや磁束補正値φ_ｘを絶対値として、各補正レベルと比較してもよい。

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。

１ 永久磁石型同期電動機
２ 電流検出器
３ 電力変換器
４ 電流制御器
５ ｑ軸電流指令算出器
６ ｄ軸電流指令算出器
７ 電流成分変換器
８ 電圧検出器
９ 電圧成分変換器
１０ ｄ軸電圧演算器
１１ ｑ軸電圧演算器
１２ 抵抗補正部
１３ インダクタンス補正部
１４ 磁束補正部
１５ 第１減算器
１６ 第２減算器
１７ 速度検出器
１８ 磁束補正比較部
１９ 抵抗補正比較部
２０ インダクタンス補正比較部
１００ 制御装置

Claims (3)

1. 電力変換を行う電力変換器と、
   前記電力変換器から供給される永久磁石型同期電動機の入力電流を検出する電流検出器と、
   前記電流検出器から出力された前記永久磁石型同期電動機の永久磁石と平行方向であるｄ軸電流及び垂直方向であるｑ軸電流を出力する電流成分変換器と、
   トルク指令とｄ軸電流指令と永久磁石型同期電動機の永久磁石と平行方向であるｄ軸インダクタンス及び垂直方向であるｑ軸インダクタンスと前記永久磁石の磁束とを入力としてｑ軸電流指令を出力するｑ軸電流指令算出器と、
   ｄ軸電流指令を出力するｄ軸電流指令算出器と、
   前記ｄ軸電流及び前記ｑ軸電流がそれぞれ前記ｄ軸電流指令及び前記ｑ軸電流指令に追従するような制御信号を前記電力変換器に出力する電流制御器と、
   前記永久磁石型同期電動機の入力電圧を検出する電圧検出器と、
   前記電圧検出器から出力された、永久磁石と平行方向であるｄ軸電圧及び垂直方向であるｑ軸電圧を出力する電圧成分変換器と、
   前記ｄ軸電流とｑ軸電流と永久磁石型同期電動機の回転速度と永久磁石型同期電動機の一次抵抗と前記ｄ軸インダクタンス及び前記ｑ軸インダクタンスと前記永久磁石の磁束とから前記永久磁石型同期電動機のｑ軸電圧を演算するｑ軸電圧演算器と、
   前記ｑ軸電圧演算器から出力された演算ｑ軸電圧と前記電圧成分変換器から出力された前記ｑ軸電圧とから前記永久磁石の磁束を補正する磁束補正部と、
   前記磁束補正部から出力された磁束補正値と磁束補正レベルとを比較して、前記磁束補正レベルより前記磁束補正値が大きくなった場合に、異常を検知する磁束補正比較部と、
   を備えることを特徴とする永久磁石型同期電動機の制御装置。
2. 前記ｄ軸電流と前記ｑ軸電流と前記回転速度と前記一次抵抗と前記ｄ軸インダクタンスと前記ｑ軸インダクタンスより前記永久磁石型同期電動機のｄ軸電圧を演算するｄ軸電圧演算器と、
   前記ｄ軸電圧演算器から出力された演算ｄ軸電圧と前記電圧成分変換器から出力されたｄ軸電圧とから前記一次抵抗を補正する抵抗補正部と、
   前記抵抗補正部から出力された抵抗補正値と抵抗補正レベルとを比較して、前記抵抗補正レベルより前記抵抗補正値が大きくなった場合に、異常を検知する抵抗補正比較部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石型同期電動機の制御装置。
3. 前記抵抗補正部によって補正された前記一次抵抗が大きい任意の値を超えるか、または小さい任意の値よりも下回った場合に、前記ｄ軸電圧演算器から出力された演算ｄ軸電圧と電圧成分変換器から出力されたｄ軸電圧とからｑ軸インダクタンスを補正するインダクタンス補正部と、
   前記インダクタンス補正部から出力されたインダクタンス補正値とインダクタンス補正レベルとを比較して、前記インダクタンス補正レベルより前記インダクタンス補正値が大きくなった場合に、異常を検知するインダクタンス補正比較部と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の永久磁石型同期電動機の制御装置。

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