JP2022183535A - モータ制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ベクトル制御を行うモータ制御装置において、モータの特定回転域で発生する干渉成分による制御への影響を低減することでモータの電流制御の応答性を向上させる。【解決手段】モータ制御装置であって、ベクトル制御部１５が、ｄ軸電流指令値とｄ軸電流検出値とに基づいた補償前ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電流指令値とｑ軸電流検出値とに基づいた補償前ｑ軸電圧指令値を算出する電流制御部５０と、ｑ軸電流指令値に基づいてｄ軸第１非干渉補償値を算出して補償前ｄ軸電圧指令値を補償すると共にｄ軸電流指令値に基づいてｑ軸第１非干渉補償値を算出して補償前ｑ軸電圧指令値を補償する第１非干渉制御部６０と、モータＭの特定回転域で生じるｄ軸電流によるｑ軸電流への干渉成分及び特定回転域で生じるｑ軸電流によるｄ軸電流への干渉成分を、モータ回転数に応じて可変する可変積分ゲインを用いて打ち消す第２非干渉制御部７０とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、モータ制御装置に関するものである。
交流モータをｄ軸及びｑ軸に基づいてベクトル制御するモータ制御装置が知られている。例えば、特許文献１には、外部から入力されるトルク指令値と、車両の走行負荷を反映する負荷反映値とに基づいて電流指令値を演算するモータ制御装置が開示されている。さらに、特許文献１に開示されたモータ制御装置は、算出した電流指令値と実電流値との偏差に基づいたフィードバック演算を行うことによって電圧指令値を算出している。
特許第４４００３８９号公報
ところで、ｄ軸電流値とｄ軸電圧値との関係はｑ軸電流値に影響される。また、ｑ軸電流値とｑ軸電圧値との関係はｄ軸電流値に影響される。つまり、ｄ軸とｑ軸とは、相互に干渉する。このような相互の干渉成分による影響を抑制するため、電圧指令値に対して干渉成分を打ち消すための補償値を加算あるいは減算する非干渉制御を行う場合がある。しかしながら、干渉成分のなかには、モータの高速回転域で影響が大きくなる干渉成分もある。つまり、モータが特定回転域である場合に発生する干渉成分が存在する。このようなモータの特定回転域で発生する干渉成分の影響を低減することは困難であった。干渉成分の影響を低減できない場合には、モータの電流制御の応答性が悪化することになる。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ベクトル制御を行うモータ制御装置において、モータの特定回転域で発生する干渉成分による制御への影響を低減することでモータの電流制御の応答性を向上させることを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
第１の態様は、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に基づいてｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を算出するベクトル制御部を備えるモータ制御装置であって、上記ベクトル制御部が、上記ｄ軸電流指令値とｄ軸電流検出値とに基づいた補償前ｄ軸電圧指令値及び上記ｑ軸電流指令値とｑ軸電流検出値とに基づいた補償前ｑ軸電圧指令値を算出する電流制御部と、上記ｑ軸電流指令値に基づいてｄ軸第１非干渉補償値を算出して上記補償前ｄ軸電圧指令値を補償すると共に上記ｄ軸電流指令値に基づいてｑ軸第１非干渉補償値を算出して上記補償前ｑ軸電圧指令値を補償する第１非干渉制御部と、モータの特定回転域で生じるｄ軸電流によるｑ軸電流への干渉成分及び上記特定回転域で生じるｑ軸電流によるｄ軸電流への干渉成分を、モータ回転数に応じて可変する可変積分ゲインを用いて打ち消す第２非干渉制御部とを備えるという構成を採用する。
第２の態様は、上記第１の態様において、上記電流制御部が、上記ｄ軸電流指令値とｄ軸電流検出値との偏差に積分ゲインを乗算するｄ軸積分ゲイン乗算部と、ｄ軸積分ゲイン乗算部からの出力を積分するｄ軸積分器と、上記ｑ軸電流指令値とｑ軸電流検出値との偏差に積分ゲインを乗算するｑ軸積分ゲイン乗算部と、ｑ軸積分ゲイン乗算部からの出力を積分するｑ軸積分器とを有し、上記第２非干渉制御部が、上記可変積分ゲインに基づく算出結果を上記ｄ軸積分ゲイン乗算部の出力及び上記ｑ軸積分ゲイン乗算部の出力に加算あるいは減算するという構成を採用する。
第３の態様は、上記第１または第２の態様において、上記第２非干渉制御部が、上記モータ回転数と可変積分ゲイン調整係数とが関連付けられた可変積分ゲイン調整係数マップに基づいて、上記可変積分ゲインを設定するという構成を採用する。
第４の発明は、上記第１～第３いずれかの態様において、上記第１非干渉制御部が、モータ回転数に応じて可変する第１非干渉ゲインを用いて上記ｄ軸第１非干渉補償値と上記ｑ軸第１非干渉補償値とを算出するという構成を採用する。
第５の発明は、上記第４の態様において、上記第１非干渉制御部が、上記モータ回転数と上記第１非干渉ゲインとが関連付けられた第１非干渉ゲインマップに基づいて、上記第１非干渉ゲインを設定するという構成を採用する。
本発明においては、モータ回転数に応じて可変積分ゲインが可変され、この可変積分ゲインを用いて、モータの特定回転域で生じる干渉成分を打ち消す。つまり、本発明においては、モータの現時点での回転数に応じて可変積分ゲインが変化し、モータの回転数に適した可変積分ゲインを選択して干渉成分を打ち消すことができる。したがって、本発明によれば、ベクトル制御を行うモータ制御装置において、モータの特定回転域で発生する干渉成分による制御への影響を低減することでモータの電流制御の応答性を向上させることが可能になる。
本発明の一実施形態におけるモータ制御装置として機能する制御装置の概略構成を模式的に示す回路図である。 電力変換器制御部のモータ制御装置としての機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態におけるモータ制御装置が有するベクトル制御部のブロック図である。 ｄ軸第１非干渉ゲイン、ｑ軸第１非干渉ゲイン、ｄ軸可変積分ゲイン及びｑ軸可変積分ゲインの算出方法を説明するためのブロック図である。 モータ回転数とｄ軸可変積分ゲイン調整係数との関係の例を示すグラフである。
以下、図面を参照して、本発明に係るモータ制御装置の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のモータ制御装置として機能する制御装置１の概略構成を模式的に示す回路図である。この図に示すように、制御装置１は、電力変換器２と、電力変換器制御部３とを備えている。
図１に示すように、電力変換器２は、昇降圧コンバータ２ａ、駆動用インバータ２ｂ及び発電用インバータ２ｃを備えている。昇降圧コンバータ２ａは、電池Ｐから出力される直流電圧を所定の昇圧比で昇圧する。また、昇降圧コンバータ２ａは、駆動用インバータ２ｂあるいは発電用インバータ２ｃから出力される直流電圧を所定の降圧比で降圧する。このような昇降圧コンバータ２ａは、図１に示すように、例えば、複数のコンデンサ、トランス、複数の変圧用ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を備えている。
このような昇降圧コンバータ２ａは、いわゆる磁気結合インターリーブ型チョッパ回路と言われる電力回路である。昇降圧コンバータ２ａは、一対の電池用端子を介して電池Ｐから入力された直流電力を昇圧して駆動用インバータ２ｂに出力する昇圧動作と、駆動用インバータ２ｂあるいは発電用インバータ２ｃから入力された直流電力を降圧して一対の電池用端子を介して電池Ｐに出力する降圧動作とを択一的に行う。すなわち、昇降圧コンバータ２ａは、電池Ｐと駆動用インバータ２ｂあるいは発電用インバータ２ｃとの間で直流電力を双方向に入出力する電力変換回路である。
駆動用インバータ２ｂは、電力変換器制御部３からのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づいて、電池Ｐから出力される直流電力を交流電力に変換してモータＭに供給する。また、駆動用インバータ２ｂは、電力変換器制御部３からのＰＷＭ信号に基づいて、モータＭから出力される交流電力を直流電力に変換して昇降圧コンバータ２ａに供給する。このような駆動用インバータ２ｂは、図１に示すように、３つのスイッチングレグを有し、合計で６つの駆動用ＩＧＢＴを備えている。
このような駆動用インバータ２ｂは、モータＭの相数に対応して３つ（複数）のスイッチングレグを備える。この駆動用インバータ２ｂは、力行動作と回生動作とを択一的に行う電力変換回路である。すなわち、駆動用インバータ２ｂは、昇降圧コンバータ２ａから入力された直流電力を三相交流電力に変換し、３つのモータ用端子を介してモータＭに出力する力行動作と、３つのモータ用端子を介してモータＭから入力された三相交流電力を直流電力に変換して昇降圧コンバータ２ａに出力する回生動作とを択一的に行う。つまり、駆動用インバータ２ｂは、昇降圧コンバータ２ａとモータＭとの間で直流電力と三相交流電力とを相互変換する電力回路である。
発電用インバータ２ｃは、電力変換器制御部３からのＰＷＭ信号に基づいて、発電機Ｇから出力される交流電力を直流電力に変換して昇降圧コンバータ２ａに供給する。このような発電用インバータ２ｃも、駆動用インバータ２ｂと同様に、３つのスイッチングレグを有し、合計で６つの駆動用ＩＧＢＴを備えている。
このような発電用インバータ２ｃは、発電機Ｇの相数に対応して３つ（複数）のスイッチングレグを備える。この発電用インバータ２ｃは、３つの発電機用端子を介して発電機Ｇから入力される三相交流電力を直流電力に変換して昇降圧コンバータ２ａに出力する電力変換回路である。つまり、この発電用インバータ２ｃは、昇降圧コンバータ２ａと発電機Ｇとの間で直流電力と三相交流電力とを相互変換する電力回路である。
このような電力変換器２には、図示するように電池Ｐ、モータＭ及び発電機Ｇがそれぞれ接続されている。電力変換器２は、外部接続用の端子として、電池Ｐが接続される一対の電池用端子（プラス極電池用端子Ｅ１及びマイナス極電池用端子Ｅ２）を備えている。また、電力変換器２は、モータＭが接続される３つのモータ用端子（Ｕ相モータ用端子Ｆｕ、Ｖ相モータ用端子Ｆｖ、及びＷ相モータ用端子Ｆｗ）を備えている。また、電力変換器２は、発電機Ｇが接続される３つの発電機用端子（Ｕ相発電機用端子Ｈｕ、Ｖ相発電機用端子Ｈｖ及びＷ相発電機用端子Ｈｗ）を備えている。
このような電力変換器２を備える制御装置１は、ハイブリッド車や電気自動車等の電動車両に備えられる電気装置であり、回転電機であるモータＭを制御すると共に、発電機Ｇで発生した交流電力の電池Ｐへの充電を制御する。すなわち、この制御装置１は、電池Ｐの出力（電池電力）に基づくモータＭの駆動制御と発電機Ｇの出力電力（発電電力）に基づく電池Ｐの充電制御とを行う。
なお、制御装置１は、電力変換器２に発電用インバータ２ｃを備えずに、電力変換器２に発電機Ｇが接続されていない構成とすることも可能である。この場合には、制御装置１は、発電機Ｇの出力電力（発電電力）に基づく電池Ｐの充電制御を行わずに、電池Ｐの出力（電池電力）に基づくモータＭの駆動制御を行う。
ここで、上記電池Ｐは、図示するように、プラス電極がプラス極電池用端子Ｅ１に接続され、マイナス電極がマイナス極電池用端子Ｅ２に接続されている。この電池Ｐは、リチウムイオン電池等の二次電池であり、制御装置１に対する直流電力の放電と制御装置１を介した直流電力の充電とを行う。
モータＭは、相数が「３」の三相電動機であり、駆動用インバータ２ｂの負荷である。このモータＭは、Ｕ相入力端子がＵ相モータ用端子Ｆｕに接続され、Ｖ相入力端子がＶ相モータ用端子Ｆｖに接続され、またＷ相入力端子がＷ相モータ用端子Ｆｗに接続されている。このようなモータＭは、回転軸（駆動軸）が電動車両の車輪に接続されており、当該車輪に回転動力を作用させることにより車輪を回転駆動する。
発電機Ｇは、三相発電機であり、Ｕ相出力端子がＵ相発電機用端子Ｈｕに接続され、Ｖ相出力端子がＶ相発電機用端子Ｈｖに接続され、またＷ相出力端子がＷ相発電機用端子Ｈｗに接続されている。この発電機Ｇは、電動車両に搭載されたエンジン等の動力源の出力軸に接続されており、三相交流電力を制御装置１に出力する。
電力変換器制御部３は、ゲートドライバやＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備えている。ゲートドライバは、ＥＣＵから入力される各種Ｄｕｔｙ指令値（変圧用Ｄｕｔｙ指令値、駆動用Ｄｕｔｙ指令値及び発電用Ｄｕｔｙ指令値）に基づいてゲート信号を生成する回路である。例えば、ゲートドライバは、ＥＣＵから入力される変圧用Ｄｕｔｙ指令値に基づいて、昇降圧コンバータ２ａに供給するゲート信号を生成する。また、ゲートドライバは、ＥＣＵから入力される駆動用Ｄｕｔｙ指令値に基づいて、駆動用インバータ２ｂに供給するゲート信号を生成する。また、ゲートドライバは、ＥＣＵから入力される発電用Ｄｕｔｙ指令値に基づいて、発電用インバータ２ｃに供給するゲート信号を生成する。
ＥＣＵは、予め記憶された制御プログラムに基づいて所定の制御処理を行う制御回路である。このＥＣＵは、上記制御処理に基づいて生成した各種Ｄｕｔｙ指令値（変圧用Ｄｕｔｙ指令値、駆動用Ｄｕｔｙ指令値及び発電用Ｄｕｔｙ指令値）をゲートドライバに出力する。このようなＥＣＵは、電力変換器２及びゲートドライバを介してモータＭの駆動制御及び電池Ｐの充電制御を行う。すなわち、このＥＣＵは、昇降圧コンバータ２ａ、駆動用インバータ２ｂ及び発電用インバータ２ｃに付帯的に設けられる電圧センサの検出値（電圧検出値）及び電流センサの検出値（電流検出値）並びに電動車両の操作情報等に基づいて昇降圧コンバータ２ａ、駆動用インバータ２ｂ及び発電用インバータ２ｃに関する各種Ｄｕｔｙ指令値（変圧用Ｄｕｔｙ指令値、駆動用Ｄｕｔｙ指令値及び発電用Ｄｕｔｙ指令値）を生成する。
図２は、電力変換器制御部３のモータ制御装置としての機能構成を示すブロック図である。制御装置１は、電力変換器２及び電力変換器制御部３に加えて、図２に示すように、電流センサ４と回転角センサ５とを備えている。
電流センサ４は、モータＭと電力変換器２との間にて各相電流を検出し、その検出結果を電力変換器制御部３に出力する。なお、複数の電流センサ４は、電力変換器２とモータＭとの間に設けられてもよいし、電力変換器２の内部に設けられてもよい。電流センサ４は、各相の相電流を検出する構成であれば特に限定されないが、例えば、トランスを備えたカレントトランス（ＣＴ）やホール素子を備えている。また、電流センサ４は、シャント抵抗であってもよい。
回転角センサ５は、モータＭの回転角を検出する。モータＭの回転角は、所定の基準回転位置からの上記ロータの電気角である。回転角センサ５は、検出した回転角を示す検出信号を電力変換器制御部３に出力する。例えば、回転角センサ５は、レゾルバを備えてもよい。なお、回転角センサ５から出力される検出信号に基づいてモータＭの回転数（モータ回転数）を算出することができる。つまり、回転角センサ５は、モータ回転数を情報として含む検出信号を出力する。
電力変換器制御部３は、例えば上述のゲートドライバやＥＣＵ等によって具現化される機能部として、トルク制御部１１、電流検出部１２、三相／ｄｑ変換部１３、角速度演算部１４、ベクトル制御部１５、ｄｑ／三相変換部１６及びＰＷＭ制御部１７とを備える。なお、図２に示すように、トルク制御部１１、ベクトル制御部１５、ｄｑ／三相変換部１６及びＰＷＭ制御部１７には、電池のＤＣ電圧Ｖｄｃｆが入力される。
トルク制御部１１は、外部からトルク指令値Ｔ＊を取得する。トルク制御部１１は、トルク指令値Ｔ＊に基づいて、モータＭのｄ軸電流の目標値であるｄ軸電流指令値ｉｄ ＊と、モータＭのｑ軸電流の目標値であるｑ軸電流指令値ｉｑ ＊と、を生成する。また、トルク制御部１１は、生成したｄ軸電流指令値ｉｄ ＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ ＊をベクトル制御部１５に出力する。
電流検出部１２は、各電流センサ４の検出結果から、モータＭにおけるＵ相のコイルに流れる電流値（以下、「Ｕ相電流値ｉｕ」という。）、モータＭにおけるＶ相のコイルに流れる電流値（以下、「Ｖ相電流値ｉｖ」という。）、モータＭにおけるＷ相のコイルに流れる電流値（以下、「Ｗ相電流値ｉｗ」という。）を検出する。そして、電流検出部１２は、検出したＵ相電流値ｉｕ、Ｖ相電流値ｉｖ及びＷ相電流値ｉｗを三相／ｄｑ変換部１３に出力する。
三相／ｄｑ変換部１３は、電流検出部１２から取得したＵ相電流値ｉｕ、Ｖ相電流値ｉｖ及びＷ相電流値ｉｗを、回転角センサ５から取得した電気角θを用いて、ｄｑ座標系のｄ軸電流検出値ｉｄ及びｑ軸電流検出値ｉｑに変換する。三相／ｄｑ変換部１３は、ｄ軸電流検出値ｉｄ及びｑ軸電流検出値ｉｑをベクトル制御部１５に出力する。
角速度演算部１４は、回転角センサ５から出力されるモータＭの電気角θに基づいて、角速度ωを演算する。角速度演算部１４は、演算した角速度ωをベクトル制御部１５に出力する。
ベクトル制御部１５は、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊に基づいて、ｄ軸電圧指令値ｖｄ ＊を算出する。ベクトル制御部１５は、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊に基づいて、ｑ軸電圧指令値ｖｑ ＊を算出する。ベクトル制御部１５は、ｄ軸電圧指令値ｖｄ ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ ＊をｄｑ／三相変換部１６に出力する。このベクトル制御部１５の詳細については、後に説明する。
ｄｑ／三相変換部１６は、回転角センサ５から電気角θを取得する。ｄｑ／三相変換部１６は、ｄ軸電圧指令値ｖｄ ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ ＊をベクトル制御部１５から取得する。ｄｑ／三相変換部１６は、電気角θを用いて、ｄ軸電圧指令値ｖｄ ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ ＊を、モータＭにおけるＵＶＷ相の各相の電圧指令値であるＵ相電圧指令値Ｖｕ ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ ＊及びＷ相電圧指令値Ｖｗ ＊に変換する。そして、ｄｑ／三相変換部１６は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ ＊及びＷ相電圧指令値Ｖｗ ＊をＰＷＭ制御部１７に出力する。Ｕ相電圧指令値Ｖｕ ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ ＊及びＷ相電圧指令値Ｖｗ ＊は、変調波であって、それぞれを区別しない場合には「電圧指令信号」と称する場合がある。
ＰＷＭ制御部１７は、所定のキャリア周波数のキャリア波と電圧指令信号とを比較する。そして、ＰＷＭ制御部１７は、比較の結果、キャリア波より電圧指令信号の振幅が大きい期間にＨｉレベルの信号を出力し、キャリア波より電圧指令信号の振幅が小さい期間にＬｏレベルの信号を出力することでＰＷＭ信号を電力変換器２に出力する。ＰＷＭ制御部１７は、キャリア波とＵ相電圧指令値Ｖｕ ＊とを比較することによりＰＷＭ信号Ｄｕを生成して電力変換器２に出力する。ＰＷＭ制御部１７は、キャリア波とＶ相電圧指令値Ｖｖ ＊とを比較することによりＰＷＭ信号Ｄｖを生成して電力変換器２に出力する。ＰＷＭ制御部１７は、キャリア波とＷ相電圧指令値Ｖｗ ＊とを比較することによりＰＷＭ信号Ｄｗを生成して電力変換器２に出力する。
電力変換器２がＰＷＭ制御部１７から入力されるＰＷＭ信号（上述のＰＷＭ信号Ｄｕ、ＰＷＭ信号Ｄｖ、ＰＷＭ信号Ｄｗ）に基づいて駆動されることで、モータＭの回転が制御される。
続いて、ベクトル制御部１５の詳細に説明する。ここでは、まずベクトル制御部１５で行うベクトル制御の考え方について説明する。ベクトル制御にて、電流制御に加えて非干渉制御を行う場合には、電圧方程式は、下式（１）～（７）のように表すことができる。なお、式（１）～（７）において、ｖｄはｄ軸電圧を示し、ｖｑはｑ軸電圧を示し、Ｒａは電機子抵抗を示し、Ｌｄはｄ軸インダクタンスを示し、Ｌｑはｑ軸インダクタンスを示し、ｉｄはｄ軸電流を示し、ｉｑはｑ軸電流を示し、ωｅは角速度を示し、Φａは鎖交磁束を示し、Φｏｄｄはｄ軸電流に応じて発生する磁束であるｄ軸可変磁束を示し、Φｏｑはｑ軸鎖交磁束を示し、Φｏｄはｄ軸鎖交磁束を示している。
Figure 2022183535000002
Figure 2022183535000003
Figure 2022183535000004
Figure 2022183535000005
Figure 2022183535000006
Figure 2022183535000007
Figure 2022183535000008
さらに、モータＭが高回転域等の特定回転域である場合に電力変換器２で発生する外乱成分を考慮する。ここでは、特定回転域で発生する外乱成分をインダクタンス（ｄ軸インダクタンス及びｑ軸インダクタンス）に含める。これらの外乱成分を定常的変動分（ΔＬｄ及びΔＬｑ）と、時間的変動分（ｐΔＬｄ及びｐΔＬｑ）とに分け、下式（８）及び（９）のように定義する。
Figure 2022183535000009
Figure 2022183535000010
すると、式（１）～（９）に基づいて、下式（１０）～（１５）が成り立つ。
Figure 2022183535000011
Figure 2022183535000012
Figure 2022183535000013
Figure 2022183535000014
Figure 2022183535000015
Figure 2022183535000016
ここで、下式（１６）～（２１）で示すように、式（１６）～（２１）で示す項を変動量が微小であると仮定する。
Figure 2022183535000017
Figure 2022183535000018
Figure 2022183535000019
Figure 2022183535000020
Figure 2022183535000021
Figure 2022183535000022
これらの式（１６）～（２１）で示す項を削除すると、電圧方程式は、下式（２２）及び（２３）と表せる。
Figure 2022183535000023
Figure 2022183535000024
さらに、下式（２４）～（２６）と定義すると、式（２２）は、下式（２７）と表せる。
Figure 2022183535000025
Figure 2022183535000026
Figure 2022183535000027
Figure 2022183535000028
式（２２）において、左辺の第１項は、ｄ軸電流をｄ軸電流指令値へ追従させる成分を示す項である。したがって、式（２４）におけるｖｄｃｕｒは、ｄ軸電流追従制御を行うための成分を示す。以下、ｖｄｃｕｒは、ｄ軸電流追従成分と称する。また、式（２２）において、左辺の第２項はｑ軸電流の影響によって生じる干渉成分を示す項である。また、式（２２）において、左辺の第３項はモータＭの特定回転域（例えば高速回転域）でｑ軸電流の影響によって生じる干渉成分を示す項である。したがって、式（２５）及び式（２６）におけるｖｄｄｃｐ及びΔｖｄｄｃｐは、ｑ軸電流のｄ軸電流への干渉によってｄ軸電圧に含まれるノイズ成分を示す。以下、ｖｄｄｃｐは、ｄ軸第１干渉成分と称する。また、Δｖｄｄｃｐは、ｄ軸第２干渉成分と称する。
さらに、下式（２８）～（３０）と定義すると、式（２３）は、下式（３１）と表せる。
Figure 2022183535000029
Figure 2022183535000030
Figure 2022183535000031
Figure 2022183535000032
式（２３）において、左辺の第１項は、ｑ軸電流をｑ軸電流指令値へ追従させる成分を示す項である。したがって、式（２８）におけるｖｑｃｕｒは、ｑ軸電流追従制御を行うための成分を示す。以下、ｖｑｃｕｒは、ｑ軸電流追従成分と称する。また、式（２３）において、左辺の第２項はｄ軸電流の影響によって生じる干渉成分を示す項である。また、式（２３）において、左辺の第３項はモータＭの特定回転域（例えば高速回転域）でｄ軸電流の影響によって生じる干渉成分を示す項である。したがって、式（２９）及び式（３０）におけるｖｑｄｃｐ及びΔｖｑｄｃｐは、ｄ軸電流のｑ軸電流への干渉によってｑ軸電圧に含まれるノイズ成分を示す。以下、ｖｑｄｃｐは、ｑ軸第１干渉成分と称する。また、Δｖｑｄｃｐは、ｑ軸第２干渉成分と称する。
本実施形態においてベクトル制御部１５は、上述した電圧方程式に基づいて、電流追従成分（ｄ軸電流追従成分ｖｄｃｕｒ及びｑ軸電流追従成分ｖｑｃｕｒ）を制御対象とする後述の電流制御部５０を備えている。また、ベクトル制御部１５は、ノイズ成分である第１干渉成分（ｄ軸第１干渉成分ｖｄｄｃｐ及びｑ軸第１干渉成分ｖｑｄｃｐ）を制御対象とする後述の第１非干渉制御部６０を備えている。また、ベクトル制御部１５は、ノイズ成分である第２干渉成分（ｄ軸第２干渉成分Δｖｄｄｃｐ及びｑ軸第２干渉成分Δｖｑｄｃｐ）を制御対象とする後述の第２非干渉制御部７０を備えている。
図３は、ベクトル制御部１５の概略構成を示すブロック図である。この図に示すように、ベクトル制御部１５は、第１減算器２０、第２減算器３０、演算部４０、電流制御部５０、第１非干渉制御部６０及び第２非干渉制御部７０を備える。
第１減算器２０は、トルク制御部１１からｄ軸電流指令値ｉｄ ＊を取得する。第１減算器２０は、三相／ｄｑ変換部１３からｄ軸電流検出値ｉｄを取得する。そして、第１減算器２０は、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊からｄ軸電流検出値ｉｄを差し引くことで偏差を求める。そして、第１減算器２０は、求めた偏差を電流制御部５０に出力する。
第２減算器３０は、トルク制御部１１からｑ軸電流指令値ｉｑ ＊を取得する。第２減算器３０は、三相／ｄｑ変換部１３からｑ軸電流検出値ｉｑを取得する。そして、第２減算器３０は、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊からｑ軸電流検出値ｉｑを差し引くことで偏差を求める。そして、第２減算器３０は、求めた偏差を電流制御部５０に出力する。
演算部４０は、トルク制御部１１からｄ軸電流指令値ｉｄ ＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ ＊を取得する。そして、演算部４０は、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ ＊に基づいて、モータＭに流す電流であるモータ電流ｉｍの振幅ｉａの指令値である電流振幅指令値ｉａ ＊と、モータ電流ｉｍの位相である電流位相βの指令値である電流位相指令値β＊を演算する。ここで、モータ電流ｉｍは、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊のベクトルとｑ軸電流指令値ｉｑ ＊のベクトルとの合成ベクトルであり、モータ電流ベクトルともいう。したがって、振幅ｉａは、モータ電流ベクトルの絶対値である。電流位相βは、ｑ軸又はｄ軸に対するモータ電流ｉｍ（モータ電流ベクトル）の位相である。
電流制御部５０は、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊とｄ軸電流検出値ｉｄとに基づいた補償前ｄ軸電圧指令値ｖｄｃｕｒ ＊、及び、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊とｑ軸電流検出値ｉｑとに基づいた補償前ｑ軸電圧指令値ｖｑｃｕｒ ＊を算出する。この電流制御部５０は、ＰＩ制御を行うことで、上記電圧方程式に示した電流追従成分（ｄ軸電流追従成分ｖｄｃｕｒ及びｑ軸電流追従成分ｖｑｃｕｒ）を制御する補償前ｄ軸電圧指令値ｖｄｃｕｒ ＊及び補償前ｑ軸電圧指令値ｖｑｃｕｒ ＊を算出する。
図３に示すように、電流制御部５０は、ｄ軸電流制御部５１と、ｑ軸電流制御部５２とを備えている。ｄ軸電流制御部５１は、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊とｄ軸電流検出値ｉｄとに基づいた補償前ｄ軸電圧指令値ｖｄｃｕｒ ＊を算出する。ｑ軸電流制御部５２は、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊とｑ軸電流検出値ｉｑとに基づいた補償前ｑ軸電圧指令値ｖｑｃｕｒ ＊を算出する。
ｄ軸電流制御部５１は、ＰＩ制御を行うことで補償前ｄ軸電圧指令値ｖｄｃｕｒ ＊を算出する機能部であり、ｄ軸積分ゲイン乗算部５１ａと、ｄ軸積分器５１ｂと、ｄ軸比例ゲイン乗算部５１ｃと、加算器５１ｄとを備えている。
ｄ軸積分ゲイン乗算部５１ａは、第１減算器２０から出力された偏差（ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊とｄ軸電流検出値ｉｄとの偏差）に積分ゲインｋｉｄｃｕｒを乗算してｄ軸積分器５１ｂに向けて出力する。
ｄ軸積分器５１ｂは、ｄ軸積分ゲイン乗算部５１ａからの出力を積分する。なお、本実施形態においては、ｄ軸積分ゲイン乗算部５１ａとｄ軸積分器５１ｂとの間に、後述する第２非干渉制御部７０の減算器７１ｃが設置されている。減算器７１ｃは、ｄ軸積分ゲイン乗算部５１ａからの出力に対して、後述するｄ軸可変積分ゲイン乗算部７１ｂからの出力を減算する。このため、ｄ軸積分器５１ｂは、ｄ軸積分ゲイン乗算部５１ａからの出力からｄ軸可変積分ゲイン乗算部７１ｂからの出力が減算された値（減算器７１ｃからの出力）を積分する。
ｄ軸比例ゲイン乗算部５１ｃは、第１減算器２０から出力された偏差に比例ゲインｋｐｄｃｕｒを乗算して出力する。加算器５１ｄは、ｄ軸積分器５１ｂからの積分値と、ｄ軸比例ゲイン乗算部５１ｃからの出力とを足し合わせることで、補償前ｄ軸電圧指令値ｖｄｃｕｒ ＊を算出する。
ｑ軸電流制御部５２は、ＰＩ制御を行うことで補償前ｑ軸電圧指令値ｖｑｃｕｒ ＊を算出する機能部であり、ｑ軸積分ゲイン乗算部５２ａと、ｑ軸積分器５２ｂと、ｑ軸比例ゲイン乗算部５２ｃと、加算器５２ｄとを備えている。
ｑ軸積分ゲイン乗算部５２ａは、第２減算器３０から出力された偏差（ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊とｑ軸電流検出値ｉｑとの偏差）に積分ゲインｋｉｑｃｕｒを乗算してｑ軸積分器５２ｂに向けて出力する。
ｑ軸積分器５２ｂは、ｑ軸積分ゲイン乗算部５２ａからの出力を積分する。なお、本実施形態においては、ｑ軸積分ゲイン乗算部５２ａとｑ軸積分器５２ｂとの間に、後述する第２非干渉制御部７０の加算器７２ｃが設置されている。加算器７２ｃは、ｑ軸積分ゲイン乗算部５２ａからの出力に対して、後述するｑ軸可変積分ゲイン乗算部７２ｂからの出力を加算する。このため、ｑ軸積分器５２ｂは、ｑ軸積分ゲイン乗算部５２ａからの出力からｑ軸可変積分ゲイン乗算部７２ｂからの出力が加算された値（加算器７２ｃからの出力）を積分する。
ｑ軸比例ゲイン乗算部５２ｃは、第２減算器３０から出力された偏差に比例ゲインｋｐｑｃｕｒを乗算して出力する。加算器５２ｄは、ｑ軸積分器５２ｂからの積分値と、ｑ軸比例ゲイン乗算部５２ｃからの出力とを足し合わせることで、補償前ｑ軸電圧指令値ｖｑｃｕｒ ＊を算出する。
第１非干渉制御部６０は、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊に基づいてｄ軸第１非干渉補償値ｖｄｄｃｐ ＊を算出して補償前ｄ軸電圧指令値ｖｄｃｕｒ ＊を補償すると共に、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊に基づいてｑ軸第１非干渉補償値ｖｑｄｃｐ ＊を算出して補償前ｑ軸電圧指令値ｖｑｃｕｒ ＊を補償する。また、第１非干渉制御部６０は、モータ回転数に応じて可変する第１非干渉ゲイン（ｄ軸第１非干渉ゲインｋｄｆｆ及びｑ軸第１非干渉ゲインｋｑｆｆ）を用いてｄ軸第１非干渉補償値ｖｄｄｃｐ ＊とｑ軸第１非干渉補償値ｖｑｄｃｐ ＊とを算出する。また、第１非干渉制御部６０は、モータ回転数Ｎｆ（すなわち角速度ω）と第１非干渉ゲインとが関連付けられた第１非干渉ゲインマップ（ｄ軸第１非干渉ゲインマップｋｄｆｆ ｍａｐ及びｑ軸第１非干渉ゲインマップｋｑｆｆ ｍａｐ）に基づいて、第１非干渉ゲインを設定する。
この第１非干渉制御部６０は、補償前ｄ軸電圧指令値ｖｄｃｕｒ ＊からｄ軸第１非干渉補償値ｖｄｄｃｐ ＊を減算することで、上述した電圧方程式に示した第１干渉成分（ｄ軸第１干渉成分ｖｄｄｃｐ）を打ち消す成分をｄ軸電圧指令値ｖｄ ＊に乗せる。また、第１非干渉制御部６０は、補償前ｑ軸電圧指令値ｖｑｃｕｒ ＊からｑ軸第１非干渉補償値ｖｑｄｃｐ ＊を減算することで、上述した電圧方程式に示した第１干渉成分（ｑ軸第１干渉成分ｖｑｄｃｐ）を打ち消す成分をｑ軸電圧指令値ｖｑ ＊に乗せる。
図３に示すように、第１非干渉制御部６０は、ｄ軸第１非干渉制御部６１と、ｑ軸第１非干渉制御部６２とを備えている。ｄ軸第１非干渉制御部６１は、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊に基づいてｄ軸第１非干渉補償値ｖｄｄｃｐ ＊を算出して補償前ｄ軸電圧指令値ｖｄｃｕｒ ＊を補償する。また、ｑ軸第１非干渉制御部６２は、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊に基づいてｑ軸第１非干渉補償値ｖｑｄｃｐ ＊を算出して補償前ｑ軸電圧指令値ｖｑｃｕｒ ＊を補償する。
ｄ軸第１非干渉制御部６１は、ｑ軸インダクタンス演算部６１ａと、乗算器６１ｂと、ローパスフィルタ６１ｃと、ｄ軸第１非干渉ゲイン乗算部６１ｄと、乗算器６１ｅと、減算器６１ｆとを備えている。
ｑ軸インダクタンス演算部６１ａは、演算部４０が求めた電流振幅指令値ｉａ ＊及び電流位相指令値β＊に応じたｑ軸インダクタンスＬｑを求める。ｑ軸インダクタンスＬｑは、モータＭにおけるｑ軸側のインダクタンスである。具体的には、ｑ軸インダクタンス演算部６１ａには、モータ電流ｉｍの振幅ｉａ及び電流位相βと、ｑ軸インダクタンスＬｑと、の対応関係を示す情報であるｑ軸インダクタンスマップＬｑ ｍａｐが予め格納されている。ｑ軸インダクタンスマップＬｑ ｍａｐは、振幅ｉａと電流位相βとに基づいて、ｑ軸インダクタンスＬｑが決定できるように、実験的又は理論的に定めればよい。例えば、ｑ軸インダクタンスマップＬｑ ｍａｐは、各振幅ｉａと、各電流位相βと、その振幅ｉａと電流位相βとの組み合わせ毎に関連付けられたｑ軸インダクタンスＬｑとを有するテーブルであってもよい。ただし、これに限定されず、ｑ軸インダクタンスマップＬｑ ｍａｐは、モータ電流ｉｍの振幅ｉａ及び電流位相βと、ｑ軸インダクタンスＬｑと、の対応関係を示す情報あればよく、上記テーブルに限らず数式であってもよい。
ｑ軸インダクタンス演算部６１ａは、演算部４０から電流振幅指令値ｉａ ＊及び電流位相指令値β＊を取得する。そして、ｑ軸インダクタンス演算部６１ａは、ｑ軸インダクタンスマップＬｑ ｍａｐを参照し、その電流振幅指令値ｉａ ＊に相当する振幅ｉａと電流位相指令値β＊に相当する電流位相βに対応するｑ軸インダクタンスＬｑをｑ軸インダクタンスマップＬｑ ｍａｐから取得する。そして、ｑ軸インダクタンス演算部６１ａは、ｑ軸インダクタンスマップＬｑ ｍａｐから取得したｑ軸インダクタンスＬｑを乗算器６１ｂに向けて出力する。
乗算器６１ｂは、ｑ軸インダクタンス演算部６１ａから出力されたｑ軸インダクタンスＬｑに対して、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊を乗算して出力する。ローパスフィルタ６１ｃは、 乗算器６１ｂから出力された信号の高周波成分を減衰させてｄ軸第１非干渉ゲイン乗算部６１ｄに向けて出力する。なお、図３に示すωｌｑｃは、ローパスフィルタ６１ｃにおける中心周波数を示す。
ｄ軸第１非干渉ゲイン乗算部６１ｄは、ローパスフィルタ６１ｃの出力に対してｄ軸第１非干渉ゲインｋｄｆｆを乗算して出力する。このｄ軸第１非干渉ゲインｋｄｆｆは、モータ回転数Ｎｆ（すなわち角速度ω）に応じて可変される。図４は、ｄ軸第１非干渉ゲインｋｄｆｆ等の算出方法を説明するためのブロック図である。この図に示すように、ｄ軸第１非干渉ゲイン乗算部６１ｄは、モータ回転数Ｎｆ（あるいは角速度ω）とｄ軸第１非干渉ゲインｋｄｆｆとの関係を示すｄ軸第１非干渉ゲインマップｋｄｆｆ ｍａｐを予め記憶し、このｄ軸第１非干渉ゲインマップｋｄｆｆ ｍａｐに基づいてｄ軸第１非干渉ゲインｋｄｆｆを設定する。
乗算器６１ｅは、ｄ軸第１非干渉ゲイン乗算部６１ｄからの出力に対して、角速度演算部からの入力値（入力角速度ωｅ）を乗算してｄ軸第１非干渉補償値ｖｄｄｃｐ ＊を算出して出力する。
減算器６１ｆは、乗算器６１ｅから出力されたｄ軸第１非干渉補償値ｖｄｄｃｐ ＊をｄ軸電流制御部５１から出力された補償前ｄ軸電圧指令値ｖｄｃｕｒ ＊から減算することで、ｄ軸電圧指令値ｖｄ ＊を算出して出力する。
ｑ軸第１非干渉制御部６２は、ｄ軸インダクタンス演算部６２ａと、乗算器６２ｂと、ローパスフィルタ６２ｃと、ｑ軸第１非干渉ゲイン乗算部６２ｄと、乗算器６２ｅと、加算器６２ｆと、鎖交磁束演算部６２ｇを備えている。
ｄ軸インダクタンス演算部６２ａは、演算部４０が求めた電流振幅指令値ｉａ ＊及び電流位相指令値β＊に応じたｄ軸インダクタンスＬｄを求める。ｄ軸インダクタンスＬｄは、モータＭにおけるｄ軸側のインダクタンスである。具体的には、ｄ軸インダクタンス演算部６２ａには、モータ電流ｉｍの振幅ｉａ及び電流位相βと、ｄ軸インダクタンスＬｄと、の対応関係を示す情報であるｄ軸インダクタンスマップＬｄ ｍａｐが予め格納されている。ｄ軸インダクタンスマップＬｄ ｍａｐは、振幅ｉａと電流位相βとに基づいて、ｄ軸インダクタンスＬｄが決定できるように、実験的又は理論的に定めればよい。例えば、ｄ軸インダクタンスマップＬｄ ｍａｐは、各振幅ｉａと、各電流位相βと、その振幅ｉａと電流位相βとの組み合わせ毎に関連付けられたｄ軸インダクタンスＬｄとを有するテーブルであってもよい。ただし、これに限定されず、ｄ軸インダクタンスマップＬｄ ｍａｐは、モータ電流ｉｍの振幅ｉａ及び電流位相βと、ｄ軸インダクタンスＬｄと、の対応関係を示す情報あればよく、上記テーブルに限らず数式であってもよい。
ｄ軸インダクタンス演算部６２ａは、演算部４０から電流振幅指令値ｉａ ＊及び電流位相指令値β＊を取得する。そして、ｄ軸インダクタンス演算部６２ａは、ｄ軸インダクタンスマップＬｄ ｍａｐを参照し、その電流振幅指令値ｉａ ＊に相当する振幅ｉａと電流位相指令値β＊に相当する電流位相βに対応するｄ軸インダクタンスＬｄをｄ軸インダクタンスマップＬｄ ｍａｐから取得する。そして、ｄ軸インダクタンス演算部６２ａは、ｄ軸インダクタンスマップＬｄ ｍａｐから取得したｄ軸インダクタンスＬｄを乗算器６２ｂに向けて出力する。
乗算器６２ｂは、ｄ軸インダクタンス演算部６２ａから出力されたｄ軸インダクタンスＬｄに対して、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊を乗算して出力する。ローパスフィルタ６２ｃは、 乗算器６２ｂから出力された信号の高周波成分を減衰させてｑ軸第１非干渉ゲイン乗算部６２ｄに向けて出力する。なお、図３に示すωｌｄｃは、ローパスフィルタ６２ｃにおける中心周波数を示す。
ｄ軸第１非干渉ゲイン乗算部６２ｄは、ローパスフィルタ６２ｃの出力に対してｑ軸第１非干渉ゲインｋｑｆｆを乗算して出力する。このｑ軸第１非干渉ゲインｋｑｆｆは、モータ回転数Ｎｆ（すなわち角速度ω）に応じて可変される。図４に示すように、ｑ軸第１非干渉ゲイン乗算部６２ｄは、モータ回転数Ｎｆ（あるいは角速度ω）とｑ軸第１非干渉ゲインｋｑｆｆとの関係を示すｑ軸第１非干渉ゲインマップｋｑｆｆ ｍａｐを予め記憶し、このｑ軸第１非干渉ゲインマップｋｑｆｆ ｍａｐに基づいてｑ軸第１非干渉ゲインｋｑｆｆを設定する。
乗算器６２ｅは、ｑ軸第１非干渉ゲイン乗算部６２ｄからの出力に対して、角速度演算部からの入力値（入力角速度ωｅ）を乗算してｑ軸第１非干渉補償値ｖｑｄｃｐ ＊を算出して出力する。
加算器６２ｆは、乗算器６２ｅから出力されたｑ軸第１非干渉補償値ｖｑｄｃｐ ＊と、鎖交磁束演算部６２ｇから出力された鎖交磁束Φａとを、ｑ軸電流制御部５２から出力された補償前ｑ軸電圧指令値ｖｑｃｕｒ ＊に対して加算することで、ｑ軸電圧指令値ｖｑ ＊を算出して出力する。
鎖交磁束演算部６２ｇは、モータＭの鎖交磁束Φａを求める。例えば、鎖交磁束演算部６２ｇは、ｑ軸鎖交磁束の二乗と、ｄ軸鎖交磁束の二乗と、を加算した値の平方根を求めることで鎖交磁束Φａを求める。鎖交磁束演算部６２ｇは、鎖交磁束Φａを加算器６２ｆに向けて出力する。
第２非干渉制御部７０は、モータＭの特定回転域で生じるｄ軸電流によるｑ軸電流への干渉成分（ｄ軸第２干渉成分Δｖｄｄｃｐ）、及び、モータＭの特定回転域で生じるｑ軸電流によるｄ軸電流への干渉成分（ｑ軸第２干渉成分Δｖｑｄｃｐ）を、モータ回転数Ｎｆ（すなわち角速度ω）に応じて可変する可変積分ゲイン（ｄ軸可変積分ゲインｋｉｄｄｃｐ及びｑ軸可変積分ゲインｋｉｑｄｃｐ）を用いて打ち消す。また、第２非干渉制御部７０は、可変積分ゲインをｄ軸積分ゲイン乗算部５１ａの出力及びｑ軸積分ゲイン乗算部５２ａの出力に加算あるいは減算する。また、第２非干渉制御部７０は、モータ回転数Ｎｆと可変積分ゲイン調整係数（ｄ軸可変積分ゲイン調整係数ｋｉｄｄｃｐａｄｊ及びｑ軸可変積分ゲイン調整係数ｋｉｑｄｃｐａｄｊ）とが関連付けられた可変積分ゲインマップ（ｄ軸可変積分ゲイン調整係数マップｋｉｄｄｃｐａｄｊ ｍａｐ及びｑ軸可変積分ゲイン調整係数マップｋｉｑｄｃｐａｄｊ ｍａｐ）に基づいて、可変積分ゲインを設定する。
図３に示すように、第２非干渉制御部７０は、ｄ軸第２非干渉制御部７１と、ｑ軸第２非干渉制御部７２とを備えている。ｄ軸第２非干渉制御部７１は、モータＭの特定回転域で生じるｄ軸電流によるｑ軸電流への干渉成分（ｄ軸第２干渉成分Δｖｄｄｃｐ）を、モータ回転数Ｎｆ（すなわち角速度ω）に応じて可変するｄ軸可変積分ゲインｋｉｄｄｃｐを用いて打ち消す。また、ｑ軸第２非干渉制御部７２は、モータＭの特定回転域で生じるｑ軸電流によるｄ軸電流への干渉成分（ｑ軸第２干渉成分Δｖｑｄｃｐ）を、モータ回転数Ｎｆ（すなわち角速度ω）に応じて可変するｑ軸可変積分ゲインｋｉｑｄｃｐを用いて打ち消す。
ｄ軸第２非干渉制御部７１は、乗算器７１ａと、ｄ軸可変積分ゲイン乗算部７１ｂと、減算器７１ｃとを備えている。
乗算器７１ａは、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊に対して入力角速度ωｅを乗算して出力する。ｄ軸可変積分ゲイン乗算部７１ｂは、乗算器７１ａからの出力に対して、ｄ軸可変積分ゲインｋｉｄｄｃｐを乗算して出力する。図４に示すように、例えば、ｄ軸可変積分ゲイン乗算部７１ｂは、モータ回転数Ｎｆ（あるいは入力角速度ωｅ）とｄ軸可変積分ゲイン調整係数ｋｉｄｄｃｐａｄｊとの関係を示すｄ軸可変積分ゲイン調整係数マップｋｉｄｄｃｐａｄｊ ｍａｐを予め記憶している。ｄ軸可変積分ゲイン乗算部７１ｂは、モータ回転数Ｎｆ（あるいは入力角速度ωｅ）からｄ軸可変積分ゲイン調整係数ｋｉｄｄｃｐａｄｊを設定し、このｄ軸可変積分ゲイン調整係数ｋｉｄｄｃｐａｄｊをｄ軸可変積分ゲインｋｉｄｄｃｐ ｂａｓｅに乗算することで、ｄ軸可変積分ゲインｋｉｄｄｃｐを調整する。
図５は、モータ回転数とｄ軸可変積分ゲイン調整係数との関係の例を示すグラフである。この図に示すように、モータ回転数に応じてｄ軸可変積分ゲイン調整係数が一義的に導出可能に、モータ回転数とｄ軸可変積分ゲイン調整係数との関係が規定されている。なお、モータ回転数の変化によってｄ軸可変積分ゲイン調整係数が急激に変化することを抑制するため、モータ回転数の単位変化当たりにおけるｄ軸可変積分ゲイン調整係数の変化量（すなわち図５のグラフの傾き）が予め定められた閾値を超えないように設定されている。モータ回転数とｄ軸可変積分ゲイン調整係数とは、モータ回転数が特定回転域で発生するｄ軸第２干渉成分Δｖｄｄｃｐを打ち消せるように関係づけられている。
減算器７１ｃは、ｄ軸電流制御部５１のｄ軸積分ゲイン乗算部５１ａとｄ軸積分器５１ｂとの間に配置されている。減算器７１ｃは、ｄ軸可変積分ゲイン乗算部７１ｂからの出力をｄ軸電流制御部５１の出力から減算する。この結果、ｄ軸電流制御部５１から出力される補償前ｄ軸電圧指令値ｖｄｃｕｒ ＊は、ｄ軸第２干渉成分Δｖｄｄｃｐを打ち消すための成分を含むことになる。
なお、本実施形態においては、ｄ軸可変積分ゲイン乗算部７１ｂからの出力をｄ軸電流制御部５１のｄ軸積分ゲイン乗算部５１ａとｄ軸積分器５１ｂとの間に入力した。しかしながら、ｄ軸可変積分ゲイン乗算部７１ｂからの出力を積分器で積分し、ｄ軸電流制御部５１から出力される補償前ｄ軸電圧指令値ｖｄｃｕｒ ＊から減算するようにしても良い。
ｑ軸第２非干渉制御部７２は、乗算器７２ａと、ｑ軸可変積分ゲイン乗算部７２ｂと、加算器７２ｃとを備えている。
乗算器７２ａは、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊に対して入力角速度ωｅを乗算して出力する。ｑ軸可変積分ゲイン乗算部７２ｂは、乗算器７２ａからの出力に対して、ｑ軸可変積分ゲインｋｉｑｄｃｐを乗算して出力する。図４に示すように、例えば、ｑ軸可変積分ゲイン乗算部７２ｂは、モータ回転数Ｎｆ（あるいは入力角速度ωｅ）とｑ軸可変積分ゲイン調整係数ｋｉｑｄｃｐａｄｊとの関係を示すｑ軸可変積分ゲイン調整係数マップｋｉｑｄｃｐａｄｊ ｍａｐを予め記憶している。ｑ軸可変積分ゲイン乗算部７２ｂは、モータ回転数Ｎｆ（あるいは入力角速度ωｅ）からｑ軸可変積分ゲイン調整係数ｋｉｑｄｃｐａｄｊを設定し、このｑ軸可変積分ゲイン調整係数ｋｉｑｄｃｐａｄｊをｑ軸可変積分ゲインｋｉｑｄｃｐ ｂａｓｅに乗算することで、ｑ軸可変積分ゲインｋｉｑｄｃｐを調整する。
なお、モータ回転数とｑ軸可変積分ゲイン調整係数との関係は、モータ回転数とｄ軸可変積分ゲイン調整係数との関係と同様に、モータ回転数に応じてｑ軸可変積分ゲイン調整係数が一義的に導出可能に規定されている。なお、モータ回転数の変化によってｑ軸可変積分ゲイン調整係数が急激に変化することを抑制するため、モータ回転数の単位変化当たりにおけるｑ軸可変積分ゲイン調整係数の変化量が予め定められた閾値を超えないように設定されている。モータ回転数とｑ軸可変積分ゲイン調整係数とは、モータ回転数が特定回転域で発生するｑ軸第２干渉成分Δｖｑｄｃｐを打ち消せるように関係づけられている。
加算器７２ｃは、ｑ軸電流制御部５２のｑ軸積分ゲイン乗算部５２ａとｑ軸積分器５２ｂとの間に配置されている。加算器７２ｃは、ｑ軸可変積分ゲイン乗算部７２ｂからの出力をｑ軸電流制御部５２の出力に加算する。この結果、ｑ軸電流制御部５２から出力される補償前ｑ軸電圧指令値ｖｑｃｕｒ ＊は、ｑ軸第２干渉成分Δｖｑｄｃｐを打ち消すための成分を含むことになる。
なお、本実施形態においては、ｑ軸可変積分ゲイン乗算部７２ｂからの出力をｑ軸電流制御部５２のｑ軸積分ゲイン乗算部５２ａとｑ軸積分器５２ｂとの間に入力した。しかしながら、ｑ軸可変積分ゲイン乗算部７２ｂからの出力を積分器で積分し、ｑ軸電流制御部５２から出力される補償前ｑ軸電圧指令値ｖｑｃｕｒ ＊に加算するようにしても良い。
このようなベクトル制御部１５では、ｄ軸電流制御部５１に、第１減算器２０から偏差（ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊とｄ軸電流検出値ｉｄとの偏差）が入力され、ｄ軸第２非干渉制御部７１のｄ軸可変積分ゲイン乗算部７１ｂからの出力が入力されると、ｄ軸電流制御部５１が補償前ｄ軸電圧指令値ｖｄｃｕｒ ＊を算出する。この補償前ｄ軸電圧指令値ｖｄｃｕｒ ＊に対して、ｄ軸第１非干渉制御部６１から出力されたｄ軸第１非干渉補償値ｖｄｄｃｐ ＊が減算されることで、ｄ軸第１干渉成分ｖｄｄｃｐを打ち消すための成分とｄ軸第２干渉成分Δｖｄｄｃｐを打ち消すための成分とを含むｄ軸電圧指令値ｖｄ ＊が生成される。
また、ベクトル制御部１５では、ｑ軸電流制御部５２に、第２減算器３０から偏差（ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊とｑ軸電流検出値ｉｑとの偏差）が入力され、ｑ軸第２非干渉制御部７２のｑ軸可変積分ゲイン乗算部７２ｂからの出力が入力されると、ｑ軸電流制御部５２が補償前ｑ軸電圧指令値ｖｑｃｕｒ ＊を算出する。この補償前ｑ軸電圧指令値ｖｑｃｕｒ ＊に対して、ｑ軸第１非干渉制御部６２から出力されたｑ軸第１非干渉補償値ｖｑｄｃｐ ＊が加算されることで、ｑ軸第１干渉成分ｖｑｄｃｐを打ち消すための成分とｑ軸第２干渉成分Δｖｑｄｃｐを打ち消すための成分とを含むｑ軸電圧指令値ｖｑ ＊が生成される。
以上のような本実施形態のモータ制御装置（制御装置１）は、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ ＊に基づいてｄ軸電圧指令値ｖｄ ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ ＊を算出するベクトル制御部１５を備えている。ベクトル制御部１５は、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊とｄ軸電流検出値ｉｄとに基づいた補償前ｄ軸電圧指令値ｖｄｃｕｒ ＊、及び、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊とｑ軸電流検出値ｉｑとに基づいた補償前ｑ軸電圧指令値ｖｑｃｕｒ ＊を算出する電流制御部５０を備えている。また、ベクトル制御部１５は、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊に基づいてｄ軸第１非干渉補償値ｖｄｄｃｐ ＊を算出して補償前ｄ軸電圧指令値ｖｄｃｕｒ ＊を補償すると共にｄ軸電流指令値ｉｄ ＊に基づいてｑ軸第１非干渉補償値ｖｑｄｃｐ ＊を算出して補償前ｑ軸電圧指令値ｖｑｃｕｒ ＊を補償する第１非干渉制御部６０を備えている。また、ベクトル制御部１５は、モータＭの特定回転域で生じるｄ軸電流によるｑ軸電流への干渉成分及び特定回転域で生じるｑ軸電流によるｄ軸電流への干渉成分を、モータ回転数に応じて可変する可変積分ゲイン（ｄ軸可変積分ゲインｋｉｄｄｃｐ及びｑ軸可変積分ゲインｋｉｑｄｃｐ）を用いて打ち消す第２非干渉制御部７０を備えている。
本実施形態のモータ制御装置においては、モータ回転数に応じて可変積分ゲインが可変され、この可変積分ゲインを用いて、モータの特定回転域で生じる干渉成分を打ち消す。つまり、本実施形態のモータ制御装置においては、モータＭの現時点での回転数に応じて可変積分ゲインが変化し、モータＭの回転数に適した可変積分ゲインを選択して干渉成分を打ち消すことができる。したがって、本実施形態のモータ制御装置によれば、モータの特定回転域で発生する干渉成分による制御への影響を低減することでモータの電流制御の応答性を向上させることが可能になる。
また、本実施形態のモータ制御装置において、電流制御部５０は、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊とｄ軸電流検出値ｉｄとの偏差に積分ゲインｋｉｄｃｕｒを乗算するｄ軸積分ゲイン乗算部５１ａと、ｄ軸積分ゲイン乗算部５１ａからの出力を積分するｄ軸積分器５１ｂとを備えている。また、電流制御部５０は、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊とｑ軸電流検出値ｉｑとの偏差に積分ゲインｋｉｑｃｕｒを乗算するｑ軸積分ゲイン乗算部５２ａと、ｑ軸積分ゲイン乗算部５２ａからの出力を積分するｑ軸積分器５２ｂとを有している。また、第２非干渉制御部７０は、可変積分ゲインに基づく算出結果をｄ軸積分ゲイン乗算部５１ａの出力及びｑ軸積分ゲイン乗算部５２ａの出力に加算あるいは減算する。
このような本実施形態のモータ制御装置によれば、可変積分ゲインに基づく算出結果をｄ軸積分ゲイン乗算部５１ａの出力及びｑ軸積分ゲイン乗算部５２ａの出力に加算あるいは減算する。このため、可変積分ゲインに基づく算出結果を積分する積分器を別途設ける必要がなく、計算を簡素化することが可能になる。
また、本実施形態のモータ制御装置において、第２非干渉制御部７０は、モータ回転数と可変積分ゲイン調整係数とが関連付けられた可変積分ゲイン調整係数マップに基づいて、可変積分ゲインを設定する。このため、簡易な処理によって、可変積分ゲインを設定することが可能になる。
また、本実施形態のモータ制御装置において、第１非干渉制御部６０は、モータ回転数に応じて可変する第１非干渉ゲイン（ｄ軸第１非干渉ゲインｋｄｆｆとｑ軸第１非干渉ゲインｋｑｆｆ）を用いてｄ軸第１非干渉補償値ｖｄｄｃｐ ＊とｑ軸第１非干渉補償値ｖｑｄｃｐ ＊とを算出する。このため、モータＭの回転数に適したｄ軸第１非干渉補償値ｖｄｄｃｐ ＊とｑ軸第１非干渉補償値ｖｑｄｃｐ ＊とを算出することが可能になる。
また、本実施形態のモータ制御装置において、第１非干渉制御部６０は、モータ回転数と第１非干渉ゲインとが関連付けられた第１非干渉ゲインマップ（ｄ軸第１非干渉ゲインマップｋｄｆｆ ｍａｐとｑ軸第１非干渉ゲインマップｋｑｆｆ ｍａｐ）に基づいて、第１非干渉ゲインを設定する。このため、簡易な処理によって、第１非干渉ゲインを設定することが可能になる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
また、上記実施形態においては、昇降圧コンバータ２ａは、いわゆる磁気結合インターリーブ型チョッパ回路と言われる電力回路である。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、シングルチョッパ方式やその他昇圧方式のコンバータを使用してもよい。
また、上記実施形態においては、電力変換器２に、モータＭと、発電機Ｇと接続された構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、発電機Ｇが電力変換器２に接続されていない構成や、モータＭが２つ以上電力変換器２に接続された構成であっても良い。
１……制御装置（モータ制御装置）、２……電力変換器、３……電力変換器制御部、４……電流センサ、５……回転角センサ、１１……トルク制御部、１２……電流検出部、１３……三相／ｄｑ変換部、１４……角速度演算部、１５……ベクトル制御部、１６……ｄｑ／三相変換部、１７……ＰＷＭ制御部、２０……第１減算器、３０……第２減算器、４０……演算部、５０……電流制御部、５１……ｄ軸電流制御部、５１ａ……ｄ軸積分ゲイン乗算部、５１ｂ……ｄ軸積分器、５１ｃ……ｄ軸比例ゲイン乗算部、５１ｄ……加算器、５２……ｑ軸電流制御部、５２ａ……ｑ軸積分ゲイン乗算部、５２ｂ……ｑ軸積分器、５２ｃ……ｑ軸比例ゲイン乗算部、５２ｄ……加算器、６０……第１非干渉制御部、６１……ｄ軸第１非干渉制御部、６１ａ……ｑ軸インダクタンス演算部、６１ｂ……乗算器、６１ｃ……ローパスフィルタ、６１ｄ……ｄ軸第１非干渉ゲイン乗算部、６１ｅ……乗算器、６１ｆ……減算器、６２……ｑ軸第１非干渉制御部、６２ａ……ｄ軸インダクタンス演算部、６２ｂ……乗算器、６２ｃ……ローパスフィルタ、６２ｄ……ｑ軸第１非干渉ゲイン乗算部、６２ｅ……乗算器、６２ｆ……加算器、６２ｇ……鎖交磁束演算部、７０……第２非干渉制御部、７１……ｄ軸第２非干渉制御部、７１ａ……乗算器、７１ｂ……ｄ軸可変積分ゲイン乗算部、７１ｃ……減算器、７２……ｑ軸第２非干渉制御部、７２ａ……乗算器、７２ｂ……ｑ軸可変積分ゲイン乗算部、７２ｃ……加算器、Ｍ……モータ

Claims (5)

  1. ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に基づいてｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を算出するベクトル制御部を備えるモータ制御装置であって、
    前記ベクトル制御部は、
    前記ｄ軸電流指令値とｄ軸電流検出値とに基づいた補償前ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電流指令値とｑ軸電流検出値とに基づいた補償前ｑ軸電圧指令値を算出する電流制御部と、
    前記ｑ軸電流指令値に基づいてｄ軸第１非干渉補償値を算出して前記補償前ｄ軸電圧指令値を補償すると共に前記ｄ軸電流指令値に基づいてｑ軸第１非干渉補償値を算出して前記補償前ｑ軸電圧指令値を補償する第１非干渉制御部と、
    モータの特定回転域で生じるｄ軸電流によるｑ軸電流への干渉成分及び前記特定回転域で生じるｑ軸電流によるｄ軸電流への干渉成分を、モータ回転数に応じて可変する可変積分ゲインを用いて打ち消す第２非干渉制御部と
    を備えることを特徴とするモータ制御装置。
  2. 前記電流制御部は、前記ｄ軸電流指令値とｄ軸電流検出値との偏差に積分ゲインを乗算するｄ軸積分ゲイン乗算部と、ｄ軸積分ゲイン乗算部からの出力を積分するｄ軸積分器と、前記ｑ軸電流指令値とｑ軸電流検出値との偏差に積分ゲインを乗算するｑ軸積分ゲイン乗算部と、ｑ軸積分ゲイン乗算部からの出力を積分するｑ軸積分器とを有し、
    前記第２非干渉制御部は、前記可変積分ゲインに基づく算出結果を前記ｄ軸積分ゲイン乗算部の出力及び前記ｑ軸積分ゲイン乗算部の出力に加算あるいは減算する
    ことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
  3. 前記第２非干渉制御部は、前記モータ回転数と可変積分ゲイン調整係数とが関連付けられた可変積分ゲイン調整係数マップに基づいて、前記可変積分ゲインを設定することを特徴とする請求項１または２記載のモータ制御装置。
  4. 前記第１非干渉制御部は、モータ回転数に応じて可変する第１非干渉ゲインを用いて前記ｄ軸第１非干渉補償値と前記ｑ軸第１非干渉補償値とを算出することを特徴とする請求項１～３いずれか一項に記載のモータ制御装置。
  5. 前記第１非干渉制御部は、前記モータ回転数と前記第１非干渉ゲインとが関連付けられた第１非干渉ゲインマップに基づいて、前記第１非干渉ゲインを設定することを特徴とする請求項４記載のモータ制御装置。
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