JP2023081030A - モータ制御方法及びモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外乱抑止性が向上したモータ制御方法を提供する。
【解決手段】回転子巻線を有する回転子と、固定子巻線を有する固定子とを備える巻線界磁型同期モータにおいて、固定子巻線に流れる固定子電流と回転子に流れる回転子電流とを制御するモータ制御方法が提供される。このモータ制御方法では、ｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値及びｆ軸電流指令値とモータの回転状態とに基づいて、固定子電流のｄ軸とｑ軸との間の干渉電圧だけでなく、ｄ軸及びｑ軸と回転子電流のｆ軸との間の干渉電圧も非干渉化するための非干渉電圧を算出し、非干渉電圧のｄ軸、ｑ軸、ｆ軸成分を用いてｄ軸、ｑ軸及びｆ軸電圧指令値を補正する。そして補正した電圧指令値に基づき、外乱電圧を推定し、推定した外乱電圧により電圧指令値を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御方法及びモータ制御装置に関する。

特許文献１には、モータに印加される外乱の影響をフィードバック補償器により除去する制御装置が開示されている。この制御装置は、ｄｑ軸変換制御を行う同期モータに対しては、制御対象であるｄ軸電流とｑ軸電流のそれぞれについて独立したフィードバック補償器を用いて外乱補償を行う。

特開２０００－２７０５８９号公報

特許文献１の制御装置では、制御対象間（ｄ軸電流－ｑ軸電流間）の干渉を考慮せずに外乱補償を行っている。このため、制御対象の軸間での干渉が大きいほど外乱の推定精度が悪化するという問題がある。

特に、回転子に界磁巻線（回転子巻線）を備える巻線界磁型同期モータにおいては、固定子電流のｄ軸及びｑ軸と、回転子電流のｆ軸間の干渉電圧が大きい。このため、特許文献１の制御装置を巻線界磁型同期モータに応用した場合、ｄ軸及びｑ軸と、ｆ軸との間の干渉電圧による影響により、外乱の推定精度が大きく悪化する虞がある。その結果、外乱抑止性が低下し、外乱により電流偏差が生じた場合、偏差が消えるまでの時間が長くなる。

本発明は、上記課題に鑑みたものであり、外乱抑止性が向上したモータ制御方法及びモータ制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、回転子巻線を有する回転子と、固定子巻線を有する固定子とを備える巻線界磁型同期モータにおいて、固定子巻線に流れる固定子電流と回転子に流れる回転子電流とを制御するモータ制御方法が提供される。このモータ制御方法では、固定子電流に対するｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に基づいて第１のｄ軸電圧指令値及び第１のｑ軸電圧指令値を算出するとともに、回転子電流に対するｆ軸電流指令値に基づいて第１のｆ軸電圧指令値を算出し、ｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値及びｆ軸電流指令値とモータの回転状態とに基づいて、固定子電流のｄ軸とｑ軸との間の干渉電圧だけでなく、ｄ軸及びｑ軸と回転子電流のｆ軸との間の干渉電圧も非干渉化するための非干渉電圧を算出し、第１のｄ軸電圧指令値、前記第１のｑ軸電圧指令値及び前記第１のｆ軸電圧指令値を、非干渉電圧のｄ軸成分、非干渉電圧のｑ軸成分及び非干渉電圧のｆ軸成分を用いてそれぞれ補正することにより、第２のｄ軸電圧指令値、第２のｑ軸電圧指令値及び第２のｆ軸電圧指令値を算出し、固定子に対する最終ｄ軸電圧指令値及び最終ｑ軸電圧指令値と、回転子に対する最終ｆ軸電圧指令値と、固定子電流と、回転子電流とに基づきｄ軸外乱電圧、ｑ軸外乱電圧及びｆ軸外乱電圧の推定値を算出する。そして、第２のｄ軸電圧指令値、第２のｑ軸電圧指令値及び第２のｆ軸電圧指令値を、ｄ軸外乱電圧、ｑ軸外乱電圧及びｆ軸外乱電圧の推定値を用いて補正して最終ｄ軸電圧指令値、最終ｑ軸電圧指令値及び最終ｆ軸電圧指令値を算出し、算出した最終ｄ軸電圧指令値、最終ｑ軸電圧指令値に基づいて固定子電流を制御するとともに、最終ｆ軸電圧指令値に基づいて回転子電流を制御する。

本発明のモータ制御方法によれば、ｄ軸とｑ軸との間の干渉電圧だけでなく、ｄ軸及びｑ軸とｆ軸との間の干渉電圧も非干渉化するための非干渉電圧を算出し、非干渉電圧のｄ軸、ｑ軸、ｆ軸成分を用いてｄ軸、ｑ軸及びｆ軸電圧指令値を補正している。従って、ｄ軸とｑ軸との間の干渉電圧だけでなく、ｄ軸及びｑ軸とｆ軸との間の干渉電圧も非干渉化した電圧指令値に基づき外乱電圧が推定されるため、外乱の推定精度が向上し、外乱抑止性が向上する。

図１は、本発明の一実施形態によるモータ制御方法が適用されるモータ制御システムのブロック図である。 図２は、外乱補償部における外乱推定値の算出方法を示すブロック図である。 図３は、本発明の一実施形態によるモータ制御方法を説明するフローチャートである。 図４Ａは、本実施形態及び比較例におけるシミュレーション結果としての外乱推定値の経時変化を示すタイミングチャートである。 図４Ｂは、本実施形態及び比較例におけるシミュレーション結果としての電流検出値の経時変化を示すタイミングチャートである。

以下、図面等を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態によるモータ制御方法が適用されるモータ制御システム１００の構成を示すブロック図である。

モータ制御システム１００は、巻線界磁型同期モータとして構成されるモータ１０１の動作を制御するシステムである。モータ制御システム１００は、例えば電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＥＶ）等に搭載される。

図１に示すように、本実施形態のモータ制御システム１００は、制御対象のモータ１０１と、ＰＷＭ変換器１０２と、インバータ１０３と、電源電圧１０４と、界磁電流出力部１０５と、電流センサ１０６と、Ａ／Ｄ変換器１０７と、３相／ｄ－ｑ交流座標変換器１０８と、磁極位置検出器１０９と、パルスカウンタ１１０と、角速度演算器１１１と、先読み補償部１１２と、電流指令値演算部１１３と、電流制御部１１４と、非干渉制御部１１５と、第２の電圧指令値演算部１１６と、外乱補償部１１７と、最終電圧指令値演算部１１８と、ｄ－ｑ／３相交流座標変換器１１９と、を備える。

モータ１０１は、回転子巻線（界磁巻線、ロータコイル）を有する回転子と、固定子巻線（電機子巻線、ステータコイル）を有する固定子とを備える巻線界磁型同期モータである。モータ１０１は、種々の駆動力要求装置の動力源として用いることができる。本実施形態のモータ制御システム１００が車両に搭載される場合、モータ１０１は車両の駆動源となる。モータ１０１は、回転子巻線を流れる回転子電流と、固定子巻線を流れる固定子電流とが制御されることによって制御される。

ＰＷＭ変換器１０２は、後述のｄ－ｑ／３相交流座標変換器１１９から出力される三相電圧指令値ｖ^＊ _ｕ、ｖ^＊ _ｖ、ｖ^＊ _ｗに基づいて、インバータ１０３が備えるスイッチング素子（例えばＩＧＢＴ）へのＰＷＭ_Ｄｕｔｙ駆動信号（強電素子駆動信号）Ｄ^＊ _ｕｕ、Ｄ^＊ _ｕｌ、Ｄ^＊ _ｖｕ、Ｄ^＊ _ｖｌ、Ｄ^＊ _ｗｕ、Ｄ^＊ _ｗｌを生成し、インバータ１０３に出力する。

インバータ１０３は、３相６アームで構成され、相ごとに２つずつ計６つのスイッチング素子を備えた三相電圧型インバータである。インバータ１０３は、ＰＷＭ変換器１０２が生成する強電素子駆動信号に基づいて、電源電圧１０４の直流電圧を交流電圧ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗに変換し、モータ１０１に供給する。

電源電圧１０４は、例えば積層型リチウムイオンバッテリである。電源電圧１０４は、インバータ１０３と界磁電流出力部１０５とに直流電力を供給する。

界磁電流出力部１０５は、電源電圧１０４から供給される電力を用いて、モータ１０１の回転子巻線に流れる界磁（ｆ軸）電流ｉ_ｆを制御するためのｆ軸電圧ｖ_ｆを出力する。ｆ軸電圧ｖ_ｆは、後述する最終電圧指令値演算部１１８から出力される最終ｆ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｆに応じて算出される。換言すると、界磁電流出力部１０５は、回転子巻線に印加するｆ軸電圧ｖ_ｆが最終ｆ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｆと一致するように調整する。

電流センサ１０６は、インバータ１０３からモータ１０１に供給される三相交流電流のうち、少なくとも２相の電流、例えば、ｕ相電流ｉ_ｕ、ｖ相電流ｉ_ｖを検出する。検出された２相の電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖは、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１０７でデジタル信号（電流ｉ_ｕｓ、ｉ_ｖｓ）に変換され、３相／ｄ－ｑ交流座標変換器１０８に入力される。なお、電流センサ１０６が２相の電流のみを検出する場合、残りの1相の電流ｉ_ｗｓは、次式（１）により求めることができる。

また、電流センサ１０６は、界磁電流出力部１０５からモータ１０１に供給される回転子電流（ｆ軸電流ｉ_ｆ）を検出する。検出されたｆ軸電流ｉ_ｆは、Ａ／Ｄ変換器１０７でデジタル信号に変換し、後述する電流制御部１１４内の界磁電流制御部及び外乱補償部１１７に出力される。

磁極位置検出器１０９は、モータ１０１の固定子の電気角度を取得するために、当該固定子の位置（角度）に応じたＡ相Ｂ相Ｚ相のパルス（ＡＢＺパルス）をパルスカウンタ１１０に出力する。

パルスカウンタ１１０は、ＡＢＺパルスに基づいてモータ１０１の電気角度θ_ｒｅを算出して、角速度演算器１１１に出力する。

角速度演算器１１１は、入力される電気角度θ_ｒｅの時間変化率から、電気角速度ω_ｒｅと、機械角速度ω_ｒｍとを算出する。機械角速度ω_ｒｍは、電気角速度ω_ｒｅをモータ極対数ｐで除算することにより求められる。機械角速度ω_ｒｍは、電流指令値演算部１１３に出力される。電気角速度ω_ｒｅは、非干渉制御部１１５と先読み補償部１１２とに出力される。

先読み補償部１１２は、電気角度θ_ｒｅと電気角速度ω_ｒｅとを入力として、電気角速度ω_ｒｅと制御系が持つ無駄時間との乗算値を電気角度θ_ｒｅに加算することにより、先読み補償後電気角θ_ｒｅ’を算出する。先読み補償後電気角θ_ｒｅ’は、ｄ－ｑ／３相交流座標変換器１１９に出力される。

３相／ｄ－ｑ交流座標変換器１０８は、３相交流座標系（ｕｖｗ軸）から直交２軸直流座標系（ｄ－ｑ軸）への変換を行う。具体的には、３相／ｄ－ｑ交流座標変換器１０８は、入力されるｕ相電流ｉ_ｕｓ、ｖ相電流ｉ_ｖｓ、及び電気角度θ_ｒｅと、上記式（１）で求まるｗ相電流ｉ_ｗｓとから、以下式（２）を用いて座標変換処理を行うことによって、ｄ軸電流ｉ_ｄとｑ軸電流ｉ_ｑを算出する。算出されたｄ軸電流ｉ_ｄ、ｑ軸電流ｉ_ｑは、後述する電流制御部１１４及び外乱補償部１１７に出力される。

電流指令値演算部１１３は、トルク指令値Ｔ^＊、モータ回転数（機械角速度ω_ｒｍ）、及び、電源電圧（直流電圧）Ｖ_ｄｃを入力とし、ｄ軸電流指令値ｉ^＊ _ｄ、ｑ軸電流指令値ｉ^＊ _ｑ、及びｆ軸電流指令値ｉ^＊ _ｆを算出する。ｄ軸電流指令値ｉ^＊ _ｄ、ｑ軸電流指令値ｉ^＊ _ｑ、及びｆ軸電流指令値ｉ^＊ _ｆは、トルク指令値Ｔ^＊、モータ回転数（機械角速度ω_ｒｍ）、及び、電源電圧Ｖ_ｄｃと、ｄ軸電流指令値ｉ^＊ _ｄ、ｑ軸電流指令値ｉ^＊ _ｑ、及びｆ軸電流指令値ｉ^＊ _ｆの各々との関係を定めたマップデータを予め記憶しておき、当該マップデータを参照することにより求められる。

電流制御部１１４は、３相／ｄ－ｑ交流座標変換器１０８で算出されたｄ軸電流ｉ_ｄが入力されるｄ軸電流制御部、３相／ｄ－ｑ交流座標変換器１０８で算出されたｑ軸電流ｉ_ｑが入力されるｑ軸電流制御部、及びｆ軸電流ｉ_ｆが入力される界磁電流制御部で構成されている。

ｄ軸電流制御部は、実際の固定子電流（実電流）の計測値であるｄ軸電流ｉ_ｄをｄ軸電流指令値ｉ^＊ _ｄに定常偏差なく所望の応答性で追従させる観点から、ｄ軸電流指令値ｉ^＊ _ｄとｄ軸電流ｉ_ｄの偏差を入力としたＰＩ制御により、第１のｄ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｄ１を算出する。同様に、ｑ軸電流制御部は、実際の固定子電流（実電流）の計測値であるｑ軸電流ｉ_ｑをｑ軸電流指令値ｉ^＊ _ｑに定常偏差なく所望の応答性で追従させる観点から、ｑ軸電流指令値ｉ^＊ _ｑとｑ軸電流ｉ_ｑの偏差を入力としたＰＩ制御により、第１のｑ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｑ１を算出する。また、界磁電流制御部は、実際の回転子電流（実電流）の計測値であるｆ軸電流ｉ_ｆをｆ軸電流指令値ｉ^＊ _ｆに定常偏差なく所望の応答性で追従させる観点から、ｆ軸電流指令値ｉ^＊ _ｆとｆ軸電流ｉ_ｆの偏差を入力としたＰＩ制御により、第１のｆ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｆ１を算出する。算出された第１のｄ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｄ１、第１のｑ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｑ１及び第１のｆ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｆ１は、第２の電圧指令値演算部１１６に出力される。

非干渉制御部１１５は、電気角速度ω_ｒｅ、ｄ軸電流指令値ｉ^＊ _ｄ、ｑ軸電流指令値ｉ^＊ _ｑ、及びｆ軸電流指令値ｉ^＊ _ｆを入力とし、これらの入力値に基づき、ｄ軸、ｑ軸、及びｆ軸間の干渉電圧を相殺するために必要な非干渉電圧ｖ_{ｄ_ｄｃｐｌ}、ｖ_{ｑ_ｄｃｐｌ}、ｖ_{ｆ_ｄｃｐｌ}を算出し、出力する。即ち、非干渉制御部１１５では、ｄ軸とｑ軸との間の干渉電圧だけでなく、ｄ軸及びｑ軸とｆ軸との間の干渉電圧も非干渉化するための非干渉電圧ｖ_{ｄ_ｄｃｐｌ}、ｖ_{ｑ_ｄｃｐｌ}、ｖ_{ｆ_ｄｃｐｌ}が算出される。

第２の電圧指令値演算部１１６は、電流制御部１１４の出力である第１のｄ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｄ１、第１のｑ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｑ１及び第１のｆ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｆ１を、それぞれ非干渉制御部１１５の出力である非干渉電圧のｄ軸成分ｖ_{ｄ_ｄｃｐｌ}、ｑ軸成分ｖ_{ｑ_ｄｃｐｌ}、ｆ軸成分ｖ_{ｆ_ｄｃｐｌ}を用いて補正（本実施形態では加算）し、第２のｄ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｄ２、第２のｑ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｑ２、及び第２のｆ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｆ２を得る。

外乱補償部１１７には、電気角速度ω_ｒｅ、ｄ軸電流ｉ_ｄ、ｑ軸電流ｉ_ｑ及びｆ軸電流ｉ_ｆと、後述する最終電圧指令値演算部１１８から出力される最終ｄ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｆｄ、最終ｑ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｑ及び最終ｆ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｆとが入力される。外乱補償部１１７は、入力されたこれらの値に基づき、モータ１０１に入力された各軸の外乱の推定値を算出し、算出されたｄ軸外乱電圧推定値ｖ_{ｄ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}、ｑ軸外乱電圧推定値ｖ_{ｑ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}及びｆ軸外乱電圧推定値ｖ_{ｆ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}を出力する。なお、外乱補償部１１７の詳細は後述する。

最終電圧指令値演算部１１８は、第２の電圧指令値演算部１１６において補正された第２の電圧指令値を、外乱補償部１１７において算出したｄ軸外乱電圧推定値ｖ_{ｄ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}、ｑ軸外乱電圧推定値ｖ_{ｑ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}及びｆ軸外乱電圧推定値ｖ_{ｆ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}を用いて補正（本実施形態では加算）して、最終ｄ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｆｄ、最終ｑ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｑ及び最終ｆ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｆを得る。得られた固定子に対する最終ｄ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｄ及び最終ｑ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｑは、外乱補償部１１７とｄ－ｑ／３相交流座標変換器１１９に出力され、回転子に対する最終ｆ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｆは、外乱補償部１１７と界磁電流出力部１０５に出力される。

ｄ－ｑ／３相交流座標変換器１１９は、電気角速度ω_ｒｅで回転する直交２軸直流座標系（ｄ‐ｑ軸）から３相交流座標系（ｕｖｗ相）への変換を行う。具体的には、ｄ－ｑ／３相交流座標変換器１１９は、入力される最終ｄ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｄ、最終ｑ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｑ、及び、先読み補償後電気角θ_ｒｅ’から、以下式（３）を用いて座標変換処理を行うことによって、ｕｖｗ各相の電圧指令値ｖ^＊ _ｕ、ｖ^＊ _ｖ、ｖ^＊ _ｗを算出する。

以上が本実施形態のモータ制御システム１００が備える構成の概要である。なお、本実施形態では、上述した構成のうち、ＰＷＭ変換器１０２、Ａ／Ｄ変換器１０７、３相／ｄ－ｑ交流座標変換器１０８、パルスカウンタ１１０、角速度演算器１１１、先読み補償部１１２、電流指令値演算部１１３、電流制御部１１４、非干渉制御部１１５、第２の電圧指令値演算部１１６、外乱補償部１１７、最終電圧指令値演算部１１８、ｄ－ｑ／３相交流座標変換器１１９は、少なくとも一つ以上のコントローラ１０が備える一機能部として構成される。コントローラ１０は、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）から構成される。

以下では、外乱補償部１１７の詳細について説明する。まず、本実施形態の外乱補償部１１７で用いられる電圧方程式について説明する。本発明の制御対象である巻線界磁型同期モータ１０１の電圧方程式は、伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）を用いた以下の式（４）で表される。

ただし、伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）は以下の式（５）で表される。

また、上記式（４）及び式（５）の各パラメータは、以下のとおりである。なお、式中のｓはラプラス演算子である。
ｉ_ｄ ： ｄ軸電流
ｉ_ｑ ： ｑ軸電流
ｉ_ｆ ： ｆ軸電流
ｖ_ｄ ： ｄ軸電圧
ｖ_ｑ ： ｑ軸電圧
ｖ_ｆ ： ｆ軸電圧
Ｌ_ｄ ： ｄ軸インダクタンス
Ｌ_ｑ ： ｑ軸インダクタンス
Ｌ_ｆ ： ｆ軸インダクタンス
Ｍ ： 固定子／回転子間の相互インダクタンス
Ｌ_ｄ’ ： ｄ軸動的インダクタンス
Ｌ_ｑ’ ： ｑ軸動的インダクタンス
Ｌ_ｆ’ ： ｆ軸動的インダクタンス
Ｍ’ ： 固定子／回転子間の動的相互インダクタンス
Ｒ_ａ ： 固定子巻線抵抗
Ｒ_ｆ ： 回転子巻線抵抗
ω_ｒｅ ： 電気角速度

ここで伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）は、モータ１０１の電気角速度ω_ｒｅを含む回転状態パラメータに基づいて設定され、式（５）に示すようにｄ軸成分、ｑ軸成分及びｆ軸成分間の干渉成分（非対角成分）を有している。即ち、伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）は、モータの干渉特性を含んでいる。

次に、図２を参照しながら、外乱補償部１１７の詳細を説明する。

図２は、外乱補償部１１７における外乱推定値の算出方法を説明するブロック図である。

外乱補償部１１７では、計測された実際の電流を入力とするフィルタ処理により算出される第１の電圧推定値を、最終電圧指令値を入力とするフィルタ処理により算出される第２の電圧推定値から差し引くことで、外乱推定値を算出する。以下、外乱推定値の算出方法の詳細を説明する。

第１の電圧推定値は、第１のｄ軸電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ1}、第１のｑ軸電圧推定値ｖ_{ｑ_ｅｓｔ1}、及び第１のｆ軸電圧推定値ｖ_{ｆ_ｅｓｔ1}を含み、計測された実際の固定子電流であるｄ軸電流ｉ_ｄ、ｑ軸電流ｉ_ｑ、及び回転子（界磁）電流であるｆ軸電流ｉ_ｆに基づき、以下の式（６）により算出される。

ただし、Ｇ_ｐ ^-１（ｓ）はプラントの逆系（伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）の逆系）であり、以下の式（７）で表される。

また、Ｈ（ｓ）は時定数がｄ軸成分、ｑ軸成分及びｆ軸成分ごとに個別に設定された一次遅れフィルタであり、以下の式（８）で表される。

ただし、式（８）におけるτ_ｈｄはｄ軸成分に対する時定数（ｄ軸用時定数）、τ_ｈｑはｑ軸成分に対する時定数（ｑ軸用時定数）、τ_ｈｆはｆ軸成分に対する時定数（ｆ軸用時定数）である。Ｈ（ｓ）の時定数は任意に設定することができるが、本実施形態では、ｆ軸用時定数τ_ｈｆがｄ軸用時定数τ_ｈｄ及びｑ軸用時定数τ_ｈｑよりも大きく設定される。

式（６）で示すように、第１の電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ1}、ｖ_{ｑ_ｅｓｔ1}、ｖ_{ｆ_ｅｓｔ1}は、計測された実際の電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑ、ｉ_ｆに一次遅れフィルタＨ（ｓ）及びプラントの逆系Ｇ_ｐ ^-１（ｓ）を施すことにより算出される。

なお、一次遅れフィルタＨ（ｓ）は、分母次数と分子次数との差分が伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）の分母次数と分子次数との差分以上である。このような一次遅れフィルタＨ（ｓ）を導入することで、第１の電圧推定値の算出にモータの干渉特性を含む伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）の逆系Ｇ_ｐ ^-１（ｓ）を用いることによる非プロパを回避することができる。

図２のブロック２０１は、上記した第１の電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ1}、ｖ_{ｑ_ｅｓｔ1}、ｖ_{ｆ_ｅｓｔ1}の算出方法を示している。ブロック２０１に示すように、計測された実際の固定子電流であるｄ軸電流ｉ_ｄ、ｑ軸電流ｉ_ｑ、及び回転子（界磁）電流であるｆ軸電流ｉ_ｆを入力として、一次遅れフィルタＨ（ｓ）とプラントの逆系Ｇ_ｐ ^-１（ｓ）を施すフィルタ処理を行い、第１の電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ1}、ｖ_{ｑ_ｅｓｔ1}、ｖ_{ｆ_ｅｓｔ1}が算出される。フィルタ処理により算出された第１のｄ軸電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ1}、第１のｑ軸電圧推定値ｖ_{ｑ_ｅｓｔ1}、及び第１のｆ軸電圧推定値ｖ_{ｆ_ｅｓｔ1}は、外乱推定値算出部２０３に出力される。

第２の電圧推定値は、第２のｄ軸電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ２}、第２のｑ軸電圧推定値ｖ_{ｑ_ｅｓｔ２}、及び第２のｆ軸電圧推定値ｖ_{ｆ_ｅｓｔ２}を含み、最終電圧指令値（最終ｄ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｄ、最終ｑ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｑ、最終ｆ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｆ）に基づき、以下の式（９）により算出される。

式（９）で示すように、第２の電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ２}、ｖ_{ｑ_ｅｓｔ２}、ｖ_{ｆ_ｅｓｔ２}は、最終電圧指令値（最終ｄ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｄ、最終ｑ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｑ、最終ｆ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｆ）に一次遅れフィルタＨ（ｓ）を施すことにより算出される。

図２のブロック２０２は、上記した第２の電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ２}、ｖ_{ｑ_ｅｓｔ２}、ｖ_{ｆ_ｅｓｔ２}の算出方法を示している。ブロック２０２に示すように、最終ｄ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｄ、最終ｑ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｑ、最終ｆ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｆを入力として、一次遅れフィルタＨ（ｓ）を施すフィルタ処理を行い、第２の電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ２}、ｖ_{ｑ_ｅｓｔ２}、ｖ_{ｆ_ｅｓｔ２}が算出される。フィルタ処理により算出された第２のｄ軸電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ２}、第２のｑ軸電圧推定値ｖ_{ｑ_ｅｓｔ２}、及び第２のｆ軸電圧推定値ｖ_{ｆ_ｅｓｔ２}は、外乱推定値算出部２０３に出力される。

ここで、最終電圧指令値ｖ^＊ _ｄ、ｖ^＊ _ｑ、ｖ^＊ _ｆは、ｄ軸とｑ軸との間の干渉電圧だけでなく、ｄ軸及びｑ軸とｆ軸との間の干渉電圧も非干渉化するための非干渉電圧ｖ_{ｄ_ｄｃｐｌ}、ｖ_{ｑ_ｄｃｐｌ}、ｖ_{ｆ_ｄｃｐｌ}により補正された電圧指令値である（非干渉制御部１１５、第２の電圧指令値演算部１１６）。即ち、第２の電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ２}、ｖ_{ｑ_ｅｓｔ２}、ｖ_{ｆ_ｅｓｔ２}は、ｄ軸、ｑ軸、ｆ軸間の干渉電圧を非干渉化した電圧指令値に基づき算出される。

外乱推定値算出部２０３は、外乱電圧の推定値を算出する。具体的には、第２のｄ軸電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ２}、第２のｑ軸電圧推定値ｖ_{ｑ_ｅｓｔ２}、及び第２のｆ軸電圧推定値ｖ_{ｆ_ｅｓｔ２}から、第１のｄ軸電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ1}、第１のｑ軸電圧推定値ｖ_{ｑ_ｅｓｔ1}、及び第１のｆ軸電圧推定値ｖ_{ｆ_ｅｓｔ1}を減算して、ｄ軸外乱電圧推定値ｖ_{ｄ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}、ｑ軸外乱電圧推定値ｖ_{ｑ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}及びｆ軸外乱電圧推定値ｖ_{ｆ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}を算出する。算出されたｄ軸外乱電圧推定値ｖ_{ｄ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}、ｑ軸外乱電圧推定値ｖ_{ｑ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}及びｆ軸外乱電圧推定値ｖ_{ｆ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}は、最終電圧指令値演算部１１８に出力される。前述の通り、最終電圧指令値演算部１１８において、第２の電圧指令値に算出された外乱電圧推定値ｖ_{ｄ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}、ｖ_{ｑ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}、ｖ_{ｆ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}を加算することで、最終ｄ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｄ、最終ｑ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｑ及び最終ｆ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｆを得る。

以上のように、外乱補償部１１７では、ｄ軸とｑ軸との間の干渉電圧だけでなく、ｄ軸及びｑ軸とｆ軸との間の干渉電圧も非干渉化した最終電圧指令値ｖ^＊ _ｄ、ｖ^＊ _ｑ、ｖ^＊ _ｆに基づき外乱電圧が推定されるため、外乱の推定精度が向上する。

また、外乱補償部１１７では、モータの干渉特性を含む伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）の逆系Ｇ_ｐ ^-１（ｓ）に基づき外乱電圧を推定し、最終電圧指令値演算部１１８において、第２の電圧指令値ｖ^＊ _ｄ２、ｖ^＊ _ｑ２、ｖ^＊ _ｆ２に算出した外乱電圧推定値ｖ_{ｄ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}、ｖ_{ｑ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}、ｖ_{ｆ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}を加算することで外乱を打ち消している。ここで伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）には、ｄ軸－ｑ軸間だけでなく、ｄ軸及びｑ軸と、ｆ軸との間の干渉特性が含まれている。従って、ｄ軸、ｑ軸、ｆ軸の間での干渉があっても、外乱を精度よく推定できる。

また、伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）及び伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）の逆系Ｇ_ｐ ^-１（ｓ）の非対角成分は、回転状態パラメータとしてモータ１０１の角速度である電気角速度ω_ｒｅを含む。即ち、電気角速度ω_ｒｅの検出値（図１の磁極位置検出器１０９、パルスカウンタ１１０及び角速度演算器１１１）を用いて非対角成分が設定される。これにより、実際のモータ１０１の回転状態に相関する電気角速度ω_ｒｅの検出値に応じて伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）の非対角成分が設定されることになる。従って、モータ１０１の現実の作動状態に応じてｄ軸、ｑ軸及びｆ軸間の干渉成分がより適切に評価された伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）を設定することができ、外乱の推定精度がさらに向上する。

また、外乱補償部１１７では、時定数がｄ軸成分、ｑ軸成分及びｆ軸成分ごとに個別に設定された一次遅れフィルタＨ（ｓ）を用いている。ここでフィルタ時定数は、小さく設定するほど入力に対する応答性が良くなり、外乱の推定速度が向上するが、制御安定性は悪くなり、制御発散しやすくなる。従って、ｄ軸、ｑ軸、ｆ軸の各特性に合わせて、外乱電圧の推定速度と制御安定性を調整することができる。

特に、固定子巻線のインダクタンスと界磁（回転子）巻線のインダクタンスとは、オーダーレベルの差があり、ｄ軸及びｑ軸の特性とｆ軸の特性とでは、大きな差がある。従って、ｄ軸用時定数τ_ｈｄ及びｑ軸用時定数τ_ｈｑと、ｆ軸用時定数τ_ｈｆとを同じ値に設定する（個別に設定しない）場合、インダクタンスの大きい界磁巻線の制約により、ｄ軸用時定数τ_ｈｄ及びｑ軸用時定数τ_ｈｑをｆ軸用時定数τ_ｈｆに合わせて大きく設定しなければならなくなる。この場合、ｄ軸及びｑ軸の外乱電圧の推定速度が遅くなり、外乱抑止性を向上することができなくなる虞がある。一方、本実施形態では、一次遅れフィルタＨ（ｓ）の時定数はｄ軸成分、ｑ軸成分及びｆ軸成分ごとに個別に設定され、ｆ軸用時定数τ_ｈｆを、ｄ軸用時定数τ_ｈｄ及びｑ軸用時定数τ_ｈｑよりも大きく設定している。従って、制御安定性と外乱抑止性を両立することができる。

図３は、本実施形態によるモータ制御方法を説明するフローチャートである。図３で示す開始から終了までにかかる一制御周期は、モータ制御システム１００が起動している間、一定の間隔で常時実行するようにコントローラ１０にプログラムされている。

ステップＳ１１において、コントローラ１０（パルスカウンタ１１０、Ａ／Ｄ変換器１０７）は、ＡＢＺパルスに基づいて電気角度θ_ｒｅを算出するとともに、取得したｕ、ｖ相の電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、及び、回転子巻線を流れるｆ軸電流ｉ_ｆから、デジタル信号としての電流ｉ_ｕｓ、ｉ_ｖｓ、ｉ_ｆｓを検出する。

ステップＳ１２において、コントローラ１０（角速度演算器１１１）は、入力される電気角度θ_ｒｅの時間変化率から、電気角速度ω_ｒｅと機械角速度ω_ｒｍとを算出する。

ステップＳ１３において、コントローラ１０（先読み補償部１１２）は、電気角度θ_ｒｅと電気角速度ω_ｒｅとから、制御系が持つ無駄時間が考慮された先読み補償後電気角θ_ｒｅ’を算出する。

ステップＳ１４において、コントローラ１０（３相／ｄ－ｑ交流座標変換器１０８）は、ｕ、ｖ、ｗ各相の電流ｉ_ｕｓ、ｉ_ｖｓ、ｉ_ｗｓ、及び電気角度θ_ｒｅから、ｄ、ｑ軸電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑを算出する。

ステップＳ１５において、コントローラ１０（電流指令値演算部１１３）は、トルク指令値Ｔ^＊、モータ回転数（機械角速度ω_ｒｍ）、及び、電源電圧Ｖ_ｄｃから、ｄ軸電流指令値ｉ^＊ _ｄ、ｑ軸電流指令値ｉ^＊ _ｑ、及びｆ軸電流指令値ｉ^＊ _ｆを算出する。

ステップＳ１６において、コントローラ１０（電流制御部１１４）は、ｄ、ｑ、ｆ軸電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑ、ｉ_ｆをｄ、ｑ、ｆ軸電流指令値ｉ^＊ _ｄ、ｉ^＊ _ｑ、ｉ^＊ _ｆに定常偏差なく所望の応答性で追従させるためのｄ、ｑ、ｆ軸各相の第１の電圧指令値ｖ^＊ _ｄ１、ｖ^＊ _ｑ１、ｖ^＊ _ｆ１を算出する。

ステップＳ１７において、コントローラ１０（非干渉制御部１１５）は、ｄ、ｑ、ｆ軸電流指令値ｉ^＊ _ｄ、ｉ^＊ _ｑ、ｉ^＊ _ｆと、電気角速度ω_ｒｅとから、ｄ軸、ｑ軸、及びｆ軸間の干渉電圧を相殺するために必要な非干渉電圧ｖ_{ｄ_ｄｃｐｌ}、ｖ_{ｑ_ｄｃｐｌ}、ｖ_{ｆ_ｄｃｐｌ}を算出する。

ステップＳ１８において、コントローラ１０（第２の電圧指令値演算部１１６）は、ｄ、ｑ、ｆ各軸の第１の電圧指令値ｖ^＊ _ｄ１、ｖ^＊ _ｑ１、ｖ^＊ _ｆ１を、それぞれ非干渉電圧のｄ軸成分ｖ_{ｄ_ｄｃｐｌ}、ｑ軸成分ｖ_{ｑ_ｄｃｐｌ}、ｆ軸成分ｖ_{ｆ_ｄｃｐｌ}を用いて補正（加算）することにより、ｄ、ｑ、ｆ各軸の第２の電圧指令値ｖ^＊ _ｄ２、ｖ^＊ _ｑ２、ｖ^＊ _ｆ２を算出する。

ステップＳ１９において、コントローラ１０（外乱補償部１１７）は、ｄ、ｑ、ｆ各軸の計測された実際の電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑ、ｉ_ｆと、電気角速度ω_ｒｅと、ｄ、ｑ、ｆ各軸の最終電圧指令値ｖ^＊ _ｄ、ｖ^＊ _ｑ、ｖ^＊ _ｆとに基づき、モータ１０１に入力された各軸の外乱電圧推定値ｖ_{ｄ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}、ｖ_{ｑ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}、ｖ_{ｆ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}を算出（推定）する。前述のとおり、外乱電圧推定値ｖ_{ｄ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}、ｖ_{ｑ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}、ｖ_{ｆ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}は、モータの干渉特性を含む伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）の逆系Ｇ_ｐ ^-１（ｓ）及びｄ、ｑ、ｆ軸成分ごとに時定数が設定された一次遅れフィルタＨ（ｓ）を用いて算出される。

ステップＳ２０において、コントローラ１０（最終電圧指令値演算部１１８）は、ｄ、ｑ、ｆ各軸の第２の電圧指令値ｖ^＊ _ｄ２、ｖ^＊ _ｑ２、ｖ^＊ _ｆ２を、算出された外乱電圧推定値ｖ_{ｄ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}、ｖ_{ｑ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}、ｖ_{ｆ_ｄｉｓｔ_ｅｓｔ}を用いて補正（加算）することにより、最終電圧指令値ｖ^＊ _ｄ、ｖ^＊ _ｑ、ｖ^＊ _ｆを算出する。

ステップＳ２１において、コントローラ１０（ｄ－ｑ／３相交流座標変換器１１９）は、最終ｄ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｄ、最終ｑ軸電圧指令値ｖ^＊ _ｑ、及び、先読み補償後電気角θ_ｒｅ’から、ｕｖｗ各相の電圧指令値ｖ^＊ _ｕ、ｖ^＊ _ｖ、ｖ^＊ _ｗを算出する。

以上が本実施形態のモータ制御方法による制御フローの概要である。

図４Ａは、本実施形態及び比較例におけるシミュレーション結果としての外乱推定値の経時変化を示すタイミングチャートである。また、図４Ｂは、本実施形態及び比較例におけるシミュレーション結果としての電流検出値の経時変化を示すタイミングチャートである。なお、比較例は、ｄ軸、ｑ軸、ｆ軸間の干渉を考慮せず、ｄ軸、ｑ軸及びｆ軸のそれぞれについて独立したフィードバック補償により外乱補償を行った場合のシミュレーション結果である。

図４Ａの横軸は時間を表し、縦軸は、上から順に、ｄ軸外乱電圧［Ｖ］、ｑ軸外乱電圧［Ｖ］、及びｆ軸外乱電圧［Ｖ］を表している。図中の破線は実際に入力した外乱、実線は本実施形態による外乱の推定値、一点鎖線は比較例による外乱の推定値である。

また、図４Ｂの横軸は時間を表し、縦軸は、上から順に、ｄ軸電流［Ａ］、ｑ軸電流［Ａ］、及びｆ軸電流［Ａ］を表している。図中の破線は電流指令値、実線は本実施形態による実電流（電流の検出値）、一点鎖線は比較例による実電流（電流の検出値）を示している。

図４Ａに示すように、時刻ｔ１において実際の外乱が入力されると、比較例に比べ、本実施形態による外乱推定値は実際に入力した外乱により近い高精度な値として定まった。また、図４Ｂに示すように、外乱の影響で生じた電流偏差が、比較例に比べより素早く収束した。

上記した実施形態のモータ制御方法によれば、以下の効果を得ることができる。

本実施形態のモータ制御方法は、電流指令値ｉ^＊ _ｄ、ｉ^＊ _ｑ、ｉ^＊ _ｆとモータの回転状態とに基づいて、固定子電流のｄ軸とｑ軸との間の干渉電圧だけでなく、ｄ軸及びｑ軸と回転子電流のｆ軸との間の干渉電圧も非干渉化するための非干渉電圧ｖ_{ｄ_ｄｃｐｌ}、ｖ_{ｑ_ｄｃｐｌ}、ｖ_{ｆ_ｄｃｐｌ}を算出する。そして非干渉電圧のｄ軸成分ｖ_{ｄ_ｄｃｐｌ}、ｑ軸成分ｖ_{ｑ_ｄｃｐｌ}、ｆ軸成分ｖ_{ｆ_ｄｃｐｌ}を用いてそれぞれｄ軸、ｑ軸、ｆ軸電圧指令値を補正している。従って、ｄ軸とｑ軸との間の干渉電圧だけでなく、ｄ軸及びｑ軸とｆ軸との間の干渉電圧も非干渉化した電圧指令値に基づき外乱電圧が推定されるため、外乱の推定精度が向上し、外乱抑止性が向上する。

本実施形態のモータ制御方法は、ｄ軸外乱電圧、ｑ軸外乱電圧及びｆ軸外乱電圧の推定値は、モータ１０１の電圧から電流への伝達特性を表す伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）の逆系Ｇ_ｐ ^-１（ｓ）に基づき算出され、伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）は、ｄ軸成分、ｑ軸成分及びｆ軸成分間の干渉成分を含む。即ち、伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）には、ｄ軸－ｑ軸間だけでなく、ｄ軸及びｑ軸と、ｆ軸との間の干渉特性が含まれているため、ｄ軸、ｑ軸、ｆ軸の間での干渉があっても、外乱を精度よく推定することができ、外乱抑止性がより向上する。

本実施形態のモータ制御方法は、伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）がモータ１０１の電気角速度ω_ｒｅを含む回転状態パラメータに基づいて設定され、電気角速度ω_ｒｅは、センサによる検出値が用いられる。即ち、実際のモータ１０１の回転状態に相関する電気角速度ω_ｒｅの検出値に応じて伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）が設定される。従って、モータ１０１の現実の作動状態に応じてｄ軸、ｑ軸及びｆ軸間の干渉成分がより適切に評価された伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）を設定することができ、外乱の推定精度がさらに向上する。

本実施形態のモータ制御方法は、実際の電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑ、ｉ_ｆに分母次数と分子次数との差分が伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）の分母次数と分子次数との差分以上である一次遅れフィルタＨ（ｓ）と伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）の逆系Ｇ_ｐ ^-１（ｓ）を施して第１の電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ1}、ｖ_{ｑ_ｅｓｔ1}、ｖ_{ｆ_ｅｓｔ1}を算出する。また、最終電圧指令値ｖ^＊ _ｄ、ｖ^＊ _ｑ、ｖ^＊ _ｆに一次遅れフィルタＨ（ｓ）を施して第２の電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ２}、ｖ_{ｑ_ｅｓｔ２}、ｖ_{ｆ_ｅｓｔ２}を算出する。そして、第２の電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ２}、ｖ_{ｑ_ｅｓｔ２}、ｖ_{ｆ_ｅｓｔ２}から、第１の電圧推定値ｖ_{ｄ_ｅｓｔ1}、ｖ_{ｑ_ｅｓｔ1}、ｖ_{ｆ_ｅｓｔ1}を減算することによりｄ軸、ｑ軸、ｆ軸の外乱電圧を推定する。このように、外乱電圧の推定において、分母次数と分子次数との差分が伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）の分母次数と分子次数との差分以上である一次遅れフィルタＨ（ｓ）を導入している。これにより、外乱電圧の推定において、モータの干渉特性を含む伝達関数Ｇ_ｐ（ｓ）の逆系Ｇ_ｐ ^-１（ｓ）を用いることによる非プロパを回避することができる。

本実施形態のモータ制御方法は、一次遅れフィルタＨ（ｓ）の時定数は、ｄ軸成分、ｑ軸成分及びｆ軸成分ごとに個別に設定される。そして、ｆ軸用時定数（ｆ軸成分に対する一次遅れフィルタＨ（ｓ）の時定数）τ_ｈｆは、ｄ軸用時定数（ｄ軸成分に対する一次遅れフィルタＨ（ｓ）の時定数）τ_ｈｄ及びｑ軸用時定数（ｑ軸成分に対する一次遅れフィルタＨ（ｓ）の時定数）τ_ｈｑよりも大きく設定される。これにより、ｄ軸用時定数τ_ｈｄ及びｑ軸用時定数τ_ｈｑをインダクタンスの大きい界磁巻線の制約を受けずに設定することができ、外乱電圧の推定速度が向上し、外乱抑止性が向上する。また、ｑ軸用時定数τ_ｈｑは大きく設定するため、制御安定性が向上する。即ち、制御安定性と外乱抑止性を両立することができる。

なお、本実施形態のように、電気角速度ω_ｒｅは、センサによる検出値を用いることが好ましいが、必ずしもこれに限られない。

また、本実施形態のように、一次遅れフィルタＨ（ｓ）の時定数は、ｄ軸成分、ｑ軸成分及びｆ軸成分ごとに個別に設定されることが好ましいが、必ずしもこれに限られず、各軸成分とも同一の時定数を用いてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１０、コントローラ，１００、モータ制御システム，１０１、モータ（巻線界磁型同期モータ）

Claims (6)

1. 回転子巻線を有する回転子と、固定子巻線を有する固定子とを備える巻線界磁型同期モータにおいて、前記固定子巻線に流れる固定子電流と前記回転子に流れる回転子電流とを制御するモータ制御方法であって、
   前記固定子電流に対するｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に基づいてそれぞれ第１のｄ軸電圧指令値及び第１のｑ軸電圧指令値を算出するとともに、前記回転子電流に対するｆ軸電流指令値に基づいて第１のｆ軸電圧指令値を算出し、
   前記ｄ軸電流指令値、前記ｑ軸電流指令値及び前記ｆ軸電流指令値と前記モータの回転状態とに基づいて、前記固定子電流のｄ軸とｑ軸との間の干渉電圧だけでなく、ｄ軸及びｑ軸と前記回転子電流のｆ軸との間の干渉電圧も非干渉化するための非干渉電圧を算出し、
   前記第１のｄ軸電圧指令値、前記第１のｑ軸電圧指令値及び前記第１のｆ軸電圧指令値を、前記非干渉電圧のｄ軸成分、前記非干渉電圧のｑ軸成分及び前記非干渉電圧のｆ軸成分を用いてそれぞれ補正することにより、第２のｄ軸電圧指令値、第２のｑ軸電圧指令値及び第２のｆ軸電圧指令値を算出し、
   前記固定子に対する最終ｄ軸電圧指令値及び最終ｑ軸電圧指令値と、前記回転子に対する最終ｆ軸電圧指令値と、前記固定子電流と、前記回転子電流とに基づきｄ軸外乱電圧、ｑ軸外乱電圧及びｆ軸外乱電圧の推定値を算出し、
   前記第２のｄ軸電圧指令値、前記第２のｑ軸電圧指令値及び前記第２のｆ軸電圧指令値を、前記ｄ軸外乱電圧、前記ｑ軸外乱電圧及び前記ｆ軸外乱電圧の推定値を用いて補正して前記最終ｄ軸電圧指令値、前記最終ｑ軸電圧指令値及び前記最終ｆ軸電圧指令値を算出し、
   算出した前記最終ｄ軸電圧指令値、前記最終ｑ軸電圧指令値に基づいて前記固定子電流を制御するとともに、前記最終ｆ軸電圧指令値に基づいて前記回転子電流を制御する、
   モータ制御方法。
2. 請求項１に記載のモータ制御方法であって、
   前記ｄ軸外乱電圧、前記ｑ軸外乱電圧及び前記ｆ軸外乱電圧の推定値は、前記モータの電圧から電流への伝達特性を表す伝達関数の逆系に基づき算出され、
   前記伝達関数は、ｄ軸成分、ｑ軸成分及びｆ軸成分間の干渉成分を含む、
   モータ制御方法。
3. 請求項２に記載のモータ制御方法であって、
   前記伝達関数は、前記モータの回転状態パラメータに基づいて設定され、
   前記回転状態パラメータは、センサによる検出値が用いられる、
   モータ制御方法。
4. 請求項２または３に記載のモータ制御方法であって、
   前記固定子電流及び回転子電流に、分母次数と分子次数との差分が前記伝達関数の分母次数と分子次数との差分以上である一次遅れフィルタと前記伝達関数の逆系とを施して、第１のｄ軸電圧推定値、第１のｑ軸電圧推定値及び第１のｆ軸電圧推定値を算出し、
   前記最終ｄ軸電圧指令値、前記最終ｑ軸電圧指令値及び前記最終ｆ軸電圧指令値に前記一次遅れフィルタを施して、第２のｄ軸電圧推定値、第２のｑ軸電圧推定値及び第２のｆ軸電圧推定値を算出し、
   前記第２のｄ軸電圧推定値、前記第２のｑ軸電圧推定値及び前記第２のｆ軸電圧推定値から、前記第１のｄ軸電圧推定値、前記第１のｑ軸電圧推定値及び前記第１のｆ軸電圧推定値を減算することにより、前記ｄ軸外乱電圧、前記ｑ軸外乱電圧及び前記ｆ軸外乱電圧の推定値を算出する、
   モータ制御方法。
5. 請求項４に記載のモータ制御方法であって、
   前記一次遅れフィルタの時定数は、ｄ軸成分、ｑ軸成分及びｆ軸成分ごとに個別に設定され、
   ｆ軸成分に対する前記一次遅れフィルタの時定数は、ｄ軸成分及びｑ軸成分に対する前記一次遅れフィルタの時定数よりも大きく設定される、
   モータ制御方法。
6. 回転子巻線を有する回転子と、固定子巻線を有する固定子とを備える巻線界磁型同期モータを制御するモータ制御装置であって、
   前記固定子巻線に流れる固定子電流と前記回転子に流れる回転子電流とを制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記固定子電流に対するｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に基づいてそれぞれ第１のｄ軸電圧指令値及び第１のｑ軸電圧指令値を算出するとともに、前記回転子電流に対するｆ軸電流指令値に基づいて第１のｆ軸電圧指令値を算出し、
   前記ｄ軸電流指令値、前記ｑ軸電流指令値及び前記ｆ軸電流指令値と前記モータの回転状態とに基づいて、前記固定子電流のｄ軸とｑ軸との間の干渉電圧だけでなく、ｄ軸及びｑ軸と前記回転子電流のｆ軸との間の干渉電圧も非干渉化するための非干渉電圧を算出し、
   前記第１のｄ軸電圧指令値、前記第１のｑ軸電圧指令値及び前記第１のｆ軸電圧指令値を、前記非干渉電圧のｄ軸成分、前記非干渉電圧のｑ軸成分及び前記非干渉電圧のｆ軸成分を用いてそれぞれ補正することにより、第２のｄ軸電圧指令値、第２のｑ軸電圧指令値及び第２のｆ軸電圧指令値を算出し、
   前記固定子に対する最終ｄ軸電圧指令値及び最終ｑ軸電圧指令値と、前記回転子に対する最終ｆ軸電圧指令値と、前記固定子電流と、前記回転子電流とに基づきｄ軸外乱電圧、ｑ軸外乱電圧及びｆ軸外乱電圧の推定値を算出し、
   前記第２のｄ軸電圧指令値、前記第２のｑ軸電圧指令値及び前記第２のｆ軸電圧指令値を、前記ｄ軸外乱電圧、ｑ軸外乱電圧及びｆ軸外乱電圧の推定値を用いて補正して前記最終ｄ軸電圧指令値、前記最終ｑ軸電圧指令値及び前記最終ｆ軸電圧指令値を算出し、
   算出した前記最終ｄ軸電圧指令値、前記最終ｑ軸電圧指令値に基づいて前記固定子電流を制御するとともに、前記最終ｆ軸電圧指令値に基づいて前記回転子電流を制御する、
   モータ制御装置。

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