JP2023005341A - 電動機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機の誘起電圧により算出される回転子の位置に基づいて電動機の動作を制御する制御装置において、電動機のトルクが比較的小さい場合であっても、回転子の位置の推定精度が低下することを抑制する。【解決手段】ゼロであるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を中心に振動する振動ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊´を出力するとともに、推定部８により推定される回転数ω＾と回転数指令値ω＊との回転数差Δωを用いて求められるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を中心に振動する振動ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊´を出力し、ｄ軸電流Ｉｄと振動ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊´との差ΔＩｄが小さくなるようにｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を算出するとともにｑ軸電流Ｉｑと振動ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊´との差ΔＩｑが小さくなるようにｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出し、推定部８により推定される位置θ＾によりｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に変換する。【選択図】図１

Description

本発明は、電動機の動作を制御する制御装置に関する。

電動機の制御装置として、電動機に流れる電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換し、ｄ軸電流及びｑ軸電流に基づいて電動機の誘起電圧を算出し、電動機の誘起電圧により推定される回転子の位置に基づいて電動機の動作を制御するもの、いわゆる、センサレスベクトル制御を行うものがある。関連する技術として、特許文献１がある。

ところで、電動機のトルクが比較的小さい場合、ｄ軸電流及びｑ軸電流が比較的小さくなり、誘起電圧の算出精度が低下するおそれがある。また、ｄ軸電流がゼロに調整される場合、電動機のトルクが小さくなるほど、ｑ軸電流のみが小さくなるおそれがある。

そのため、上記制御装置では、電動機のトルクが比較的小さい場合、誘起電圧の算出精度が低下し、回転子の位置の推定精度が低下するおそれがある。

特開２０１５－１３３８０２号公報

本発明の一側面に係る目的は、電動機の誘起電圧により算出される回転子の位置に基づいて電動機の動作を制御する制御装置において、電動機のトルクが比較的小さい場合であっても、回転子の位置の推定精度が低下することを抑制することである。

本発明に係る一つの形態である電動機の制御装置は、搬送波の電圧値と電圧指令値との比較結果により電動機を駆動させるインバータ回路と、前記電動機の回転子の位置及び回転数を推定する推定部と、前記推定部により推定される位置により前記電動機に流れる電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する電流変換部と、ゼロであるｄ軸電流指令値を中心に振動する振動ｄ軸電流指令値を出力するとともに、前記推定部により推定される回転数と回転数指令値との回転数差を用いて求められるｑ軸電流指令値を中心に振動する振動ｑ軸電流指令値を出力する電流指令値出力部と、前記ｄ軸電流と前記振動ｄ軸電流指令値との差が小さくなるようにｄ軸電圧指令値を算出するとともに前記ｑ軸電流と前記振動ｑ軸電流指令値との差が小さくなるようにｑ軸電圧指令値を算出する電圧指令値算出部と、前記推定部により推定される位置により前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値を前記電圧指令値に変換する電圧指令値変換部とを備える。

前記推定部は、ｄ軸誘起電圧をＥｄとし、ｑ軸誘起電圧をＥｑとし、前記ｄ軸電圧指令値をＶｄとし、前記ｑ軸電圧指令値をＶｑとし、前記電動機の抵抗成分をＲとし、前記ｄ軸電流または前記振動ｄ軸電流指令値をＩｄとし、前記ｑ軸電流または前記振動ｑ軸電流指令値をＩｑとし、前記回転数をω＾とし、前記電動機のｑ軸インダクタンスをＬｑとする場合において、下記式１、式２、及び式３により算出される位置誤差推定値Δθ＾に基づいて、前記回転子の位置及び回転数を推定する。

Ｅｄ＝Ｖｄ－Ｒ×Ｉｄ＋ω＾×Ｌｑ×Ｉｑ ・・・式１
Ｅｑ＝Ｖｑ－Ｒ×Ｉｑ＋ω＾×Ｌｑ×Ｉｄ ・・・式２
Δθ＾＝ｔａｎ^－１（Ｅｄ／Ｅｑ） ・・・式３

このように、ゼロであるｄ軸電流指令値を中心に振動する振動ｄ軸電流指令値を出力することで、ゼロを中心にｄ軸電流を脈動させることができる。また、回転数差を用いて求められるｑ軸電流指令値を中心に振動する振動ｑ軸電流指令値を出力することで、ｑ軸電流指令値を中心にｑ軸電流を脈動させることができる。そのため、電動機のトルクが比較的小さい場合であっても、ｄ軸電流または振動ｄ軸電流指令値が含まれる上記式１の第２項及び上記式２の第３項がゼロになることを抑制することができるとともに、ｑ軸電流または振動ｑ軸電流指令値が含まれる上記式１の第３項及び上記式２の第２項が比較的小さくなることを抑制することができる。そのため、ｄ軸誘起電圧Ｅｄ及びｑ軸誘起電圧Ｅｑの算出精度が低下することを抑制することができ、位置誤差推定値Δθ＾の算出精度が低下することを抑制することができる。従って、電動機のトルクが比較的小さい場合であっても、回転子の位置の推定精度が低下することを抑制することができる。

また、前記電流指令値出力部は、前記電動機の最大トルクをＴＭとし、前記電動機のイナーシャをＪとし、前記ｑ軸電流指令値の最大値に対する、前記回転数差を用いて求められるｑ軸電流指令値の比率をＺとし、前記回転数の目標変動量をＹとする場合において、下記式４により算出される周波数で振動する前記振動ｑ軸電流指令値を出力するように構成してもよい。

周波数＝（（ＴＭ／Ｊ）×Ｚ）／Ｙ ・・・式４

これにより、回転数の変動量を目標変動量に抑えることができるため、回転数の脈動を抑えることができる。

本発明によれば、電動機の誘起電圧により算出される回転子の位置に基づいて電動機の動作を制御する制御装置において、電動機のトルクが比較的小さい場合であっても、回転子の位置の推定精度が低下することを抑制することができる。

実施形態の電動機の制御装置の一例を示す図である。 オブザーバ、伝達関数Ｋ（ｓ）、伝達関数Ｐ（ｓ）、速度推定系、及び位置推定系を示すブロック線図である。

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。

図１は、実施形態の電動機の制御装置の一例を示す図である。

図１に示す制御装置１は、例えば、電動フォークリフトやプラグインハイブリッド車などの車両に搭載される電動機Ｍの動作を制御するものであって、インバータ回路２と、制御回路３とを備える。なお、電動機Ｍは、例えば、表面磁石型同期モータ（Surface Permanent Magnetic Synchronous Motor）などである。

インバータ回路２は、電源Ｐから供給される電力により電動機Ｍを駆動させるものであって、コンデンサＣと、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６（例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor））と、電流センサＳｅ１、Ｓｅ２とを備える。すなわち、コンデンサＣの一方端子が電源Ｐの正極端子及びスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５の各コレクタ端子に接続され、コンデンサＣの他方端子が電源Ｐの負極端子及びスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ６の各エミッタ端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ１のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ２のコレクタ端子との接続点は電流センサＳｅ１を介して電動機ＭのＵ相の入力端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ３のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ４のコレクタ端子との接続点は電流センサＳｅ２を介して電動機ＭのＶ相の入力端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ５のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ６のコレクタ端子との接続点は電動機ＭのＷ相の入力端子に接続されている。

コンデンサＣは、電源Ｐから出力されインバータ回路２へ入力される電圧を平滑する。

スイッチング素子ＳＷ１は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ１に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ２は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ２に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ３は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ３に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ４は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ４に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ５は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ５に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ６は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ６に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６がそれぞれオンまたはオフすることで、電源Ｐから出力される直流電圧が、互いに位相が１２０度ずつ異なる３つの交流電圧に変換され、それら交流電圧が電動機ＭのＵ相、Ｖ相、及びＷ相の入力端子に印加され電動機Ｍの回転子が回転する。

電流センサＳｅ１は、ホール素子やシャント抵抗などにより構成され、電動機ＭのＵ相に流れるＵ相電流Ｉｕを検出して制御回路３に出力する。また、電流センサＳｅ２は、ホール素子やシャント抵抗などにより構成され、電動機ＭのＶ相に流れるＶ相電流Ｉｖを検出して制御回路３に出力する。

制御回路３は、記憶部４と、ドライブ回路５と、演算部６とを備える。

記憶部４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）などにより構成される。また、記憶部４は、後述する、基準位置θref1と基準位置θref2との差θoffsetなどを記憶する。

ドライブ回路５は、ＩＣ（Integrated Circuit）などにより構成され、搬送波（三角波、ノコギリ波、または逆ノコギリ波など）の電圧値と、演算部６から出力される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＊とを比較し、その比較結果に応じた駆動信号Ｓ１～Ｓ６をスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のそれぞれのゲート端子に出力する。

例えば、ドライブ回路５は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊が搬送波の電圧値以上である場合、ハイレベルの駆動信号Ｓ１を出力するとともに、ローレベルの駆動信号Ｓ２を出力し、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊が搬送波の電圧値より小さい場合、ローレベルの駆動信号Ｓ１を出力するとともに、ハイレベルの駆動信号Ｓ２を出力する。また、ドライブ回路５は、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊が搬送波の電圧値以上である場合、ハイレベルの駆動信号Ｓ３を出力するとともに、ローレベルの駆動信号Ｓ４を出力し、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊が搬送波の電圧値より小さい場合、ローレベルの駆動信号Ｓ３を出力するとともに、ハイレベルの駆動信号Ｓ４を出力する。また、ドライブ回路５は、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊が搬送波の電圧値以上である場合、ハイレベルの駆動信号Ｓ５を出力するとともに、ローレベルの駆動信号Ｓ６を出力し、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊が搬送波の電圧値より小さい場合、ローレベルの駆動信号Ｓ５を出力するとともに、ハイレベルの駆動信号Ｓ６を出力する。

演算部６は、マイクロコンピュータなどにより構成され、電流変換部７と、推定部８と、減算部９と、トルク指令値算出部１０と、電流指令値出力部１１と、減算部１２と、減算部１３と、電圧指令値算出部１４と、電圧指令値変換部１５とを備える。例えば、マイクロコンピュータが記憶部４に記憶されているプログラムを実行することにより、電流変換部７、推定部８、減算部９、トルク指令値算出部１０、電流指令値出力部１１、減算部１２、減算部１３、電圧指令値算出部１４、及び電圧指令値変換部１５が構成される。

電流変換部７は、電流センサＳｅ１により検出されるＵ相電流Ｉｕ及び電流センサＳｅ２により検出されるＶ相電流Ｉｖを用いて、電動機ＭのＷ相に流れるＷ相電流Ｉｗを求める。

また、電流変換部７は、推定部８により推定される位置θ＾を用いて、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗをｄ軸電流Ｉｄ（電動機Ｍに弱め界磁を発生させるための電流成分）及びｑ軸電流Ｉｑ（電動機Ｍにトルクを発生させるための電流成分）に変換する。

例えば、電流変換部７は、下記式５に示す変換行列Ｃ１を用いて、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗを、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する。

なお、電流センサＳｅ１、Ｓｅ２により検出される電流は、Ｕ相電流Ｉｕ及びＶ相電流Ｉｖの組み合わせに限定されず、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗの組み合わせ、または、Ｕ相電流Ｉｕ及びＷ相電流Ｉｗの組み合わせでもよい。電流センサＳｅ１、Ｓｅ２によりＶ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗが検出される場合、電流変換部７は、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗを用いて、Ｕ相電流Ｉｕを求める。また、電流センサＳｅ１、Ｓｅ２によりＵ相電流Ｉｕ及びＷ相電流Ｉｗが検出される場合、電流変換部７は、Ｕ相電流Ｉｕ及びＷ相電流Ｉｗを用いて、Ｖ相電流Ｉｖを求める。

また、インバータ回路２において、電流センサＳｅ１、Ｓｅ２の他に、電動機ＭのＷ相に流れる電流を検出する電流センサＳｅ３をさらに備える場合、電流変換部７は、推定部８により推定される位置θ＾を用いて、電流センサＳｅ１～Ｓｅ３により検出されるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗをｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換するように構成してもよい。

推定部８は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑなどに基づいて算出される電動機Ｍの誘起電圧により電動機Ｍの回転子の位置θ＾及び回転数ω＾を推定する。

ここで、図２（ａ）は、誘起電圧ｅを外乱としｅ＾を推定した誘起電圧とするときのオブザーバを示すブロック線図である。また、図２（ｂ）は、回転子の実際の位置θと位置θ＾との差である位置誤差Δθから位置誤差推定値Δθ＾までの伝達関数Ｐ（ｓ）と、位置誤差推定値Δθ＾から位置θ＾までの伝達関数Ｋ（ｓ）とを示すブロック線図である。また、図２（ｃ）は、伝達関数Ｐ（ｓ）と、位置誤差推定値Δθ＾が入力されるとともに回転数ω＾が出力される速度推定系と、位置誤差推定値Δθ＾及び回転数ω＾が入力されるとともに位置θ＾が出力される位置推定系とを示すブロック線図である。なお、ｖは回転座標系における電動機Ｍにかかる電圧とし、ｉは回転座標系における電動機Ｍに流れる電流とする。また、Ｒは電動機Ｍの抵抗成分とする。また、Ｉを下記式６とし、Ｊを下記式７とする。また、ｐを微分演算子とする。また、Ｌｄを電動機Ｍのｄ軸インダクタンスとし、Ｌｑを電動機Ｍのｑ軸インダクタンスとする。また、ω＾を推定部８により推定される回転数ω＾とする。また、ｄ軸誘起電圧Ｅｄを下記式１とし、ｑ軸誘起電圧Ｅｑを下記式２とし、位置誤差推定値Δθ＾を下記式３とする。また、Ｖｄはｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊とし、Ｖｑはｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊とする。また、Ｉｄはｄ軸電流Ｉｄまたは振動ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊´とし、Ｉｑはｑ軸電流Ｉｑまたは振動ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊´とする。また、伝達関数Ｐ（ｓ）を下記式８とする。また、伝達関数Ｋ（ｓ）を下記式９とする。また、αを図２（ａ）に示すオブザーバの極とする。また、ｋ_１、ｋ_２、ｋ_３は、図２（ｃ）に示す位置推定系の閉ループの極より決められる設計パラメータとする。

図２（ａ）～図２（ｃ）において、推定部８は、下記式１０により位置θ^を推定する。また、推定部８は、下記式１１により回転数ω＾を推定する。

Ｅｄ＝Ｖｄ－Ｒ×Ｉｄ＋ω＾×Ｌｑ×Ｉｑ ・・・式１
Ｅｑ＝Ｖｑ－Ｒ×Ｉｑ＋ω＾×Ｌｑ×Ｉｄ ・・・式２
Δθ＾＝ｔａｎ^－１（Ｅｄ／Ｅｑ） ・・・式３

図１に示す減算部９は、外部から入力される回転数指令値ω＊と推定部８により推定される回転数ω＾との回転数差Δωを算出する。

トルク指令値算出部１０は、減算部９から出力される回転数差Δωを用いて、トルク指令値Ｔ＊を算出する。例えば、トルク指令値算出部１０は、記憶部４に記憶されている、電動機Ｍの回転子の回転数と電動機Ｍのトルクとが互いに対応付けられている情報（不図示）を参照して、回転数差Δωに相当する回転数に対応するトルクを、トルク指令値Ｔ＊として求める。

電流指令値出力部１１は、ゼロであるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を中心に振動する振動ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊´を出力するとともに、トルク指令値Ｔ＊を用いて求められるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を中心に振動する振動ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊´を出力する。

このように、ゼロであるｄ軸電流指令値を中心に振動する振動ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊´を出力することで、ゼロを中心にｄ軸電流Ｉｄを脈動させることができる。また、トルク指令値Ｔ＊を用いて求められるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を中心に振動する振動ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊´を出力することで、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を中心にｑ軸電流Ｉｑを脈動させることができる。そのため、電動機Ｍのトルクが比較的小さい場合であっても、ｄ軸電流Ｉｄまたはｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が含まれる上記式１の第２項（Ｒ×Ｉｄ）及び上記式２の第３項（ω＾×Ｌｑ×Ｉｄ）がゼロになることを抑制することができるとともに、ｑ軸電流Ｉｑまたはｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が含まれる上記式１の第３項（ω＾×Ｌｑ×Ｉｑ）及び上記式２の第２項（Ｒ×Ｉｑ）が比較的小さくなることを抑制することができる。そのため、ｄ軸誘起電圧Ｅｄ及びｑ軸誘起電圧Ｅｑの算出精度が低下すること抑制することができ、位置誤差Δθの算出精度が低下することを抑制することができる。

また、ｄ軸電流Ｉｄをゼロを中心に脈動させることができるため、所定時間（脈動するｄ軸電流Ｉｄの１周期など）においてｄ軸電流Ｉｄの平均値をゼロまたは略ゼロにすることができる。これにより、ｄ軸電流Ｉｄの変動に伴って電動機Ｍで発生する磁束の変動を抑制することができるため、電動機Ｍのトルク変動などを抑制することができる。

なお、電流指令値出力部１１は、回転数ω＾の変動量が所定変動量以内になるような周波数で振動する振動ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊´を出力する。例えば、電流指令値出力部１１は、回転数ω＾が１０００［ｒａｄ／ｓ］であるときの回転数ω＾の変動量が５０［ｒａｄ／ｓ］以内になるような周波数で振動する振動ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊´を出力する。

また、ｄ軸電流Ｉｄが負の場合、電動機Ｍ内の永久磁石の磁束が比較的弱くなるため、電動機Ｍにかかる電圧が変化しない状態で回転数ω＾を大きくすることができるが、電動機Ｍのトルクが小さくなってしまう。また、ｄ軸電流Ｉｄが正の場合、永久磁石の磁束が比較的強くなるため、電動機Ｍのトルクを大きくすることができるが、磁気飽和が発生するおそれがある。そのため、一般的には、ｄ軸電流Ｉｄをゼロに調整するために、ゼロであるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊をそのまま出力する場合が多いが、本実施形態では、振動ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊´またはｄ軸電流Ｉｄの絶対値をゼロより大きくさせる機会を増やすために、ゼロであるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を中心に振動する振動ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊´を出力する構成であり、電動機Ｍのトルクが定格トルクを下回ることや電動機Ｍに磁気飽和が発生することが抑制されるように、振動ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊´の振幅値が設定されていることが望ましい。

また、電流指令値出力部１１は、記憶部４に記憶されている、電動機Ｍのトルクとｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とが互いに対応付けられている情報（不図示）を参照して、トルク指令値Ｔ＊に対応するｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を求め、その求めたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を中心に下記式４により求められる周波数［Ｈｚ］で振動する振動ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊´を出力する。なお、ＴＭを電動機Ｍの最大トルク［Ｎｍ］とし、Ｊを電動機Ｍのイナーシャ［ｋｇｍ^２］とし、Ｚをｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の最大値に対する、トルク指令値Ｔ＊を用いて求められるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の比率［％］とし、Ｙを回転数ω＾の目標変動量［ｒａｄ／ｓ］とする。

周波数＝（（ＴＭ／Ｊ）×Ｚ）／Ｙ ・・・式４

例えば、最大トルクＴＭ：イナーシャＪ＝１００：１とし、比率Ｚを３０［％］とし、回転数ω＾が１０００［ｒａｄ／ｓ］であるときの回転数ω＾の目標変動量Ｙを５０［ｒａｄ／ｓ］とする場合を想定する。

この場合、電流指令値出力部１１は、１００×３０／５０＝６０［Ｈｚ］の周波数で振動する振動ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊´を出力する。

一般に、電流制御の応答速度は、機械的な応答速度に比べて十分に速い。また、位置推定系は、上記式１、式２に示すように、電流制御と密接な関係があるが、図２（ｃ）に示すように、速度推定系とは独立に設計することが可能である。そこで、実施形態では、このことを利用して、回転数ω＾が変動しない範囲（回転数ω＾の変動量が目標変動量Ｙ以下になる範囲）で、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを脈動させる。すなわち、実施形態では、上記式４により求められる周波数で振動する振動ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊´を出力する。これにより、回転数ω＾の変動量を目標変動量Ｙに抑えることができるため、回転数ω＾の脈動を抑えることができる。

なお、電流指令値出力部１１にトルク指令値算出部１０の機能を含ませてもよい。すなわち、電流指令値出力部１１は、ゼロであるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を中心に振動する振動ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊´を出力するとともに、回転数差Δωを用いて求められるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を中心に振動する振動ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊´を出力するように構成してもよい。このように構成する場合、比率Ｚ［％］は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の最大値に対する、回転数差Δωを用いて求められるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の比率とする。

減算部１２は、電流指令値出力部１１から出力される振動ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊´と、電流変換部７から出力されるｄ軸電流Ｉｄとの差ΔＩｄを算出する。

減算部１３は、電流指令値出力部１１から出力される振動ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊´と、電流変換部７から出力されるｑ軸電流Ｉｑとの差ΔＩｑを算出する。

電圧指令値算出部１４は、減算部１２から出力される差ΔＩｄ及び減算部１３から出力される差ΔＩｑを用いたＰＩ制御により、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。例えば、電圧指令値算出部１４は、下記式１２によりｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を算出するとともに、下記式１３によりｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。なお、ＫｐはＰＩ制御の比例項の定数とし、ＫｉはＰＩ制御の積分項の定数とし、Ｌｑは電動機Ｍのｑ軸インダクタンスとし、Ｌｄは電動機Ｍのｄ軸インダクタンスとし、ω＾は推定部８により推定される回転数とし、Ｋｅは誘起電圧定数とする。

ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊＝Ｋｐ×差ΔＩｄ＋∫（Ｋｉ×差ΔＩｄ）－ω＾ＬｑＩｑ・・・式１２
ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊＝Ｋｐ×差ΔＩｑ＋∫（Ｋｉ×差ΔＩｑ）＋ω＾ＬｄＩｄ＋ω＾Ｋｅ・・・式１３

電圧指令値変換部１５は、推定部８により推定される位置θ＾を用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、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。例えば、電圧指令値変換部１５は、下記式１４に示す変換行列Ｃ２を用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊に変換する。

このように、実施形態の制御装置１は、振動ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊´またはｄ軸電流Ｉｄの絶対値をゼロより大きくさせる機会を増やしつつ、振動ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊´またはｑ軸電流Ｉｑを比較的大きくさせることができるため、電動機Ｍのトルクが比較的小さい場合であっても、ｄ軸誘起電圧Ｅｄ及びｑ軸誘起電圧Ｅｑを精度よく算出することができ、位置誤差推定値Δθ＾を精度よく算出することができる。これにより、位置誤差推定値Δθ＾を用いて回転子の位置θ＾を推定することで、電動機Ｍのトルクが比較的小さい場合であっても、回転子の位置θ＾の推定精度が低下することを抑制することができる。

なお、本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

１ 制御装置
２ インバータ回路
３ 制御回路
４ 記憶部
５ ドライブ回路
６ 演算部
７ 電流変換部
８ 推定部
９ 減算部
１０ トルク指令値算出部
１１ 電流指令値出力部
１２ 減算部
１３ 減算部
１４ 電圧指令値算出部
１５ 電圧指令値変換部
Ｐ 電源
Ｃ コンデンサ
Ｓｅ１ 電流センサ
Ｓｅ２ 電流センサ

Claims (2)

1. 搬送波の電圧値と電圧指令値との比較結果により電動機を駆動させるインバータ回路と、
   前記電動機の回転子の位置及び回転数を推定する推定部と、
   前記推定部により推定される位置により前記電動機に流れる電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する電流変換部と、
   ゼロであるｄ軸電流指令値を中心に振動する振動ｄ軸電流指令値を出力するとともに、前記推定部により推定される回転数と回転数指令値との回転数差を用いて求められるｑ軸電流指令値を中心に振動する振動ｑ軸電流指令値を出力する電流指令値出力部と、
   前記ｄ軸電流と前記振動ｄ軸電流指令値との差が小さくなるようにｄ軸電圧指令値を算出するとともに前記ｑ軸電流と前記振動ｑ軸電流指令値との差が小さくなるようにｑ軸電圧指令値を算出する電圧指令値算出部と、
   前記推定部により推定される位置により前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値を前記電圧指令値に変換する電圧指令値変換部と、
   を備え、
   前記推定部は、ｄ軸誘起電圧をＥｄとし、ｑ軸誘起電圧をＥｑとし、前記ｄ軸電圧指令値をＶｄとし、前記ｑ軸電圧指令値をＶｑとし、前記電動機の抵抗成分をＲとし、前記ｄ軸電流または前記振動ｄ軸電流指令値をＩｄとし、前記ｑ軸電流または前記振動ｑ軸電流指令値をＩｑとし、前記回転数をω＾とし、前記電動機のｑ軸インダクタンスをＬｑとする場合において、下記式１、式２、及び式３により算出される位置誤差推定値Δθ＾に基づいて、前記回転子の位置及び回転数を推定する
   Ｅｄ＝Ｖｄ－Ｒ×Ｉｄ＋ω＾×Ｌｑ×Ｉｑ ・・・式１
   Ｅｑ＝Ｖｑ－Ｒ×Ｉｑ＋ω＾×Ｌｑ×Ｉｄ ・・・式２
   Δθ＾＝ｔａｎ^－１（Ｅｄ／Ｅｑ） ・・・式３
   ことを特徴とする電動機の制御装置。
2. 請求項１に記載の電動機の制御装置であって、
   前記電流指令値出力部は、前記電動機の最大トルクをＴＭとし、前記電動機のイナーシャをＪとし、前記ｑ軸電流指令値の最大値に対する、前記回転数差を用いて求められるｑ軸電流指令値の比率をＺとし、前記回転数の目標変動量をＹとする場合において、下記式４により算出される周波数で振動する前記振動ｑ軸電流指令値を出力する
   周波数＝（（ＴＭ／Ｊ）×Ｚ）／Ｙ ・・・式４
   ことを特徴とする電動機の制御装置。
   

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