JP2024002570A - 制御装置、モータシステム、制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】超電導モータが回転する場合に、回転数の変動を抑制することができる制御装置を提供する。【解決手段】制御装置は、回転数指令を補正することによりモータの回転数を変更可能な制御装置であって、前記モータに流れるモータ電流からトルクに寄与する電流成分を特定する第１特定手段と、前記トルクに寄与する電流成分に基づいて、前記回転数指令を補正する補正量を演算する演算手段と、前記演算手段による演算結果である前記トルクに寄与する電流成分から、共振周波数成分を特定し、特定した前記共振周波数成分を、前記回転数指令を補正する補正量として出力する第２特定手段と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、制御装置、モータシステム、制御方法及びプログラムに関する。

モータにおいて損失を低減するために、ロータの巻線を超電導材料で構成し、ロータを液体窒素などを用いて低温状態にすることでロータの巻線抵抗の抵抗値を低下させる超電導誘導電動機（以下、超電導モータと記載）が考案されている。超電導モータは、同期回転数の近傍で回転するモータである。特許文献１および２には、関連する技術として、超電導モータに関する技術が開示されている。

特開平０１－１７４２９１号公報 特開平０１－１７４２９２号公報

ところで、超電導モータは、常温で動作する常電動モータに比べて、ロータの巻線の抵抗値が小さいため、常電動モータに比べて、同一トルクにおけるすべり周波数が小さい。そのため、回転数変動に対するトルク脈動の変化量は、常電動モータに比べて超電導モータの方が大きい。図６は、常電動モータおよび超電導モータに共通の誘導モータのモデルの一例を示す図である。図７は、常電動モータと超電導モータの電気系における回転数とトルクの関係の一例を示す図である。図８は、極数が２である場合のすべり周波数とトルクとの関係の一例を示す図である。図６において、ωｍ＊は同期回転数である。ωｓはすべり周波数である。ＧＩは電気系の回転数変動に対するトルク脈動の変化量である。Ｔｍはモータのトルクである。Ｇｍは機械系のトルク変動に対する回転数の変化量である。ωｍはモータ回転数である。なお、Ｇｍは、超電導モータと常電動モータとで差は生じない。ここで図７に注目すると、回転数変動に対するトルク脈動の変化量は、常電動モータに比べて超電導モータの方が大きい。すなわち、常電動モータに比べて超電導モータの方が傾きＧＩが大きく、回転数変動に対するトルク脈動の変化量も多くなる。その結果、常電動モータに比べて超電導モータの方が図６におけるＧＩが大きくなりトルク脈動が大きくなるため、モータを回転させる場合、超電導モータは、常電動モータに比べてモータ回転数が不安定になりやすい。図８において、ωｓはすべり周波数である。図８は、図７における同期回転数付近を拡大した図である。すなわち、図８に示す傾きＧＩが、電気系の回転数変動に対するトルク脈動の変化量ＧＩである。

そこで、超電導モータが回転する場合に、モータ回転数の変動を抑制することのできる技術が求められている。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、超電導モータが回転する場合に、モータ回転数の変動を抑制することのできる制御装置、モータシステム、制御方法及びプログラムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本開示に係る制御装置は、回転数指令を補正することによりモータの回転数を変更可能な制御装置であって、前記モータに流れるモータ電流からトルクに寄与する電流成分を特定する第１特定手段と、前記トルクに寄与する電流成分に基づいて、前記回転数指令を補正する補正量を演算する演算手段と、前記演算手段による演算結果である前記トルクに寄与する電流成分から、共振周波数成分を特定し、特定した前記共振周波数成分を、前記回転数指令を補正する補正量として出力する第２特定手段と、を備える。

本開示に係るモータシステムは、上記制御装置と、補正された回転数指令に基づいて前記制御装置により制御される、モータを駆動するインバータと、を備える。

本開示に係る制御方法は、回転数指令を補正することによりモータの回転数を変更可能な制御装置が実行する制御方法であって、前記モータに流れるモータ電流からトルクに寄与する電流成分を特定することと、前記トルクに寄与する電流成分に基づいて、前記回転数指令を補正する補正量を演算することと、演算結果である前記トルクに寄与する電流成分から、共振周波数成分を特定し、特定した前記共振周波数成分を、前記回転数指令を補正する補正量として出力することと、を含む。

本開示に係るプログラムは、回転数指令を補正することによりモータの回転数を変更可能な制御装置が有するコンピュータに、前記モータに流れるモータ電流からトルクに寄与する電流成分を特定することと、前記トルクに寄与する電流成分に基づいて、前記回転数指令を補正する補正量を演算することと、演算結果である前記トルクに寄与する電流成分から、共振周波数成分を特定し、特定した前記共振周波数成分を、前記回転数指令を補正する補正量として出力することと、を実行させる。

本開示に係る制御装置、モータシステム、制御方法及びプログラムによれば、超電導モータが回転する場合に、回転数の変動を抑制することができる。

本開示の第１実施形態によるモータシステムの構成の一例を示す図である。 本開示の第１実施形態による制御装置の構成の一例を示す図である。 本開示の第１実施形態による制御装置の処理フローの一例を示す図である。 本開示の第１実施形態の変形例によるモータシステムが備える電圧指令生成部の構成の一例を示す図である。 少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。 常電動モータおよび超電導モータに共通の誘導モータのモデルの一例を示す図である。 常電動モータと超電導モータの電気系における回転数とトルクの関係の一例を示す図である。 極数が２である場合のすべり周波数とトルクとの関係の一例を示す図である。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
本開示の第１実施形態によるモータシステムについて説明する。
（モータシステムの構成）
図１は、本開示の第１実施形態によるモータシステム１の構成の一例を示す図である。モータシステム１は、図１に示すように、電源１０、コンバータ２０、リアクトル３０、第１コンデンサ４０、第２コンデンサ５０、インバータ６０、モータ７０、電流センサ８０、制御装置９０を備える。モータシステム１は、超電導モータであるモータ７０が回転する場合に、回転数の変動を抑制することのできるシステムである。

電源１０は、三相交流電圧を出力する電源である。電源１０が出力する三相交流電圧は、コンバータ２０に入力される。

コンバータ２０は、三相交流電圧を直流電圧に変換する。コンバータ２０は、例えば、ダイオード整流回路である。ただし、コンバータ２０は、ダイオード整流回路に限定するものではなく、スイッチング素子などを用いた他の整流回路であってもよい。

リアクトル３０および第１コンデンサ４０は、ＬＣフィルタを構成する。このＬＣフィルタは、コンバータ２０が出力する電圧における電圧変動のうち、リアクトル３０のインダクタンスと第１コンデンサ４０のキャパシタンスとによる共振周波数によって定まる周波数成分の電圧変動を取り除く。第１コンデンサ４０は、例えば、電解コンデンサである。

第２コンデンサ５０は、スナバコンデンサである。スナバコンデンサは、インバータ６０がスイッチング素子を用いて直流電圧を交流電圧に変換したときに発生するスイッチングノイズによる電圧変動を抑制する。

インバータ６０は、制御装置９０による制御（すなわち、後述するＰＷＭ信号）に基づいて、上述のＬＣフィルタを介してコンバータ２０から供給される直流電圧からモータ７０を駆動するための交流電圧を生成する。インバータ６０は、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６を備える。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６は、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの制御端子（ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴの場合、ゲート端子）を有する半導体素子である。

モータ７０は、超電導モータである。例えば、モータ７０は、ロータの巻線が超電導材料で構成され、液体窒素などに浸されることにより低温に冷却されたかご型の超電導モータである。超電導モータは、同期回転数の近傍で回転するモータである。モータ７０は、インバータ６０により供給される交流電圧に応じて回転する。モータ７０は、一般的なモータと同様に、ファン、ポンプ、自動車、飛行機、船などにおいて使用されるモータである。

電流センサ８０は、モータ電流ｉｕ、ｉｖを検出する。モータ電流ｉｕは、インバータ６０におけるＵ相に対応するモータ電流である。モータ電流ｉｖは、インバータ６０におけるＶ相に対応するモータ電流である。なお、電流センサ８０では検出しないが、インバータ６０におけるＷ相に対応するモータ電流ｉｗもモータ電流ｉｕ、ｉｖと共にインバータ６０からモータ７０に供給される。ロータのイナーシャとモータ７０のインピーダンスとにより定まる周波数の共振が生じていない通常の場合、モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗのそれぞれには駆動周波数成分ｆ２の電流が流れる。また、ロータのイナーシャとモータ７０のインピーダンスとにより定まる周波数の共振が生じている場合、モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗのそれぞれには駆動周波数成分ｆ２の電流と共振成分ｆ２±ｆ１の電流とを合わせた電流が流れる。なお、本開示では、成分ＸＸと記載した場合、ＸＸヘルツの周波数成分を含んでいることを意味する。

（制御装置の構成）
図２は、本開示の第１実施形態による制御装置９０の構成の一例を示す図である。制御装置９０は、インバータ６０を制御する制御信号を生成する。制御装置９０は、図２に示すように、電圧検出回路１１０ａ、電流検出回路１１０ｂ、電圧指令生成部１１０ｃ、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）デューティ演算部１１０ｄを備える。なお、制御装置９０によるモータ制御の具体的な手法の例としては、Ｖ／ｆ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）制御などが挙げられる。

電圧検出回路１１０ａは、第１コンデンサ４０の両端子間の電圧Ｖｘを特定する。例えば、電圧検出回路１１０ａは、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器１１０ａ１を備える。Ａ／Ｄ変換器１１０ａ１は、第１コンデンサ４０の両端子間の電圧Ｖｘを受ける。Ａ／Ｄ変換器１１０ａ１は、受けた電圧Ｖｘを、受けた電圧Ｖｘに１対１で対応するデジタル値（すなわち、受けた電圧の値を示すデジタル値）ｖｄｃに変換する。電圧検出回路１１０ａは、デジタル値ｖｄｃをＰＷＭデューティ演算部１１０ｄに出力する。

電流検出回路１１０ｂは、電流センサ８０が検出したモータ電流ｉｕ、ｉｖそれぞれの値を特定する。例えば、電流検出回路１１０ｂは、Ａ／Ｄ変換器１１０ｂ１を備える。Ａ／Ｄ変換器１１０ｂ１は、モータ電流ｉｕ、ｉｖそれぞれを受ける。Ａ／Ｄ変換器１１０ｂ１は、受けたモータ電流ｉｕ、ｉｖのそれぞれを、受けたモータ電流ｉｕ、ｉｖのそれぞれに１対１で対応するデジタル値（すなわち、受けたそれぞれの電流の値を示すデジタル値）に変換する。電流検出回路１１０ｂは、特定した値ｉｕ、ｉｖを電圧指令生成部１１０ｃに出力する。

（電圧指令生成部の構成）
図２において、ω＿ｃｍｄは、回転数指令である。ωは、補正後の回転数である。Ｐはモータの極数である。Ｖは定格電圧、ｆは定格周波数であり、Ｖ／ｆは定数である。ｖｄは、ｄ軸電圧指令である。ｖｑは、ｑ軸電圧指令である。Ｖｕは、Ｕ相の電圧指令である。Ｖｖは、Ｖ相の電圧指令である。Ｖｗは、Ｗ相の電圧指令である。θｖ２３は、ｄ軸電圧指令ｖｄおよびｑ軸電圧指令ｖｑを２相／３相変換する場合の位相である。

電圧指令生成部１１０ｃは、図２に示すように、第１機能部Ｆ１、第２機能部Ｆ２（第１特定手段の一例）、第３機能部Ｆ３（演算手段の一例）、第４機能部Ｆ４（第２特定手段の一例）、第５機能部Ｆ５（減算手段の一例）、第６機能部Ｆ６、第７機能部Ｆ７を備える。

第１機能部Ｆ１は、回転数指令ω＿ｃｍｄを受ける。第１機能部Ｆ１は、回転数指令ω＿ｃｍｄからｄ軸電圧指令ｖｄおよびｑ軸電圧指令ｖｑを生成する。例えば、第１機能部Ｆ１は、下記の式（１）および式（２）を用いて、ｄ軸電圧指令ｖｄおよびｑ軸電圧指令ｖｑを生成する。第１機能部Ｆ１は、生成したｄ軸電圧指令ｖｄおよびｑ軸電圧指令ｖｑを第７機能部Ｆ７に出力する。

第２機能部Ｆ２は、電流ｉｕ、ｉｖを受ける。第２機能部Ｆ２は、電流ｉｕ、ｉｖからＷ相に対応する電流ｉｗ（すなわち、駆動周波数成分ｆ２±共振周波数成分ｆ１、および駆動周波数成分ｆ２が含まれている電流）を算出する。具体的には、第２機能部Ｆ２は、電流ｉｕと電流ｉｖの総和にマイナスの符号を付けた電流をＷ相に対応する電流ｉｗとして算出する。この第２機能部Ｆ２の算出は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流の総和がゼロになるという考えに基づくものである。また、第２機能部Ｆ２は、第６機能部Ｆ６から後述する位相θｉ３２を受ける。位相θｉ３２は、第２機能部Ｆ２が３相／２相変換を行うときに適用する位相である。例えば、第２機能部Ｆ２は、下記の式（３）を用いてモータ電流ｉｕ、モータ電流ｉｖおよびモータ電流ｉｗを、モータ電流ｉｄおよびモータ電流ｉｑに変換する。モータ電流ｉｑは、モータ７０によるトルクの発生に寄与する電流である。ロータのイナーシャとモータ７０のインピーダンスとにより定まる周波数の共振が生じていない通常の場合、モータ電流ｉｑは、トルクに寄与する直流成分の電流である。また、ロータのイナーシャとモータ７０のインピーダンスとにより定まる周波数の共振が生じている場合、モータ電流ｉｑは、トルクに寄与する直流成分の電流に共振周波数成分ｆ１の電流が合わさった電流である。第２機能部Ｆ２は、算出したモータ電流ｉｑを第３機能部Ｆ３に出力する。

第３機能部Ｆ３は、第２機能部Ｆ２からモータ電流ｉｑを受ける。第３機能部Ｆ３は、モータ電流ｉｑに比例定数ｋ_ωを乗算する。第３機能部Ｆ３は、比例定数ｋ_ωとモータ電流ｉｑの乗算結果であるｋ_ω・ｉｑを第４機能部Ｆ４に出力する。比例定数ｋ_ωは、Δωｓ／Δｉｑに比例した定数である。Δωｓはすべり周波数の微小変化量である。Δｉｑはモータ電流ｉｑの微小変化量である。なお、比例定数ｋ_ωの大きさに応じて傾きＧＩが変わる。

第４機能部Ｆ４は、ＨＰＦとして機能する。第４機能部Ｆ４は、第３機能部Ｆ３から乗算結果ｋ_ω・ｉｑを受ける。第４機能部Ｆ４は、乗算結果ｋ_ω・ｉｑに含まれるトルクに寄与する直流成分を除去したすべり周波数を補正するためのすべり補正回転数ωｈｐｆを第５機能部Ｆ５に出力する。第４機能部Ｆ４によりトルクに寄与する直流成分を除去する理由は、共振周波数成分ｆ１にのみ補正をかけるためである。

第５機能部Ｆ５は、第４機能部Ｆ４からすべり補正回転数ωｈｐｆを受ける。また、第５機能部Ｆ５は、回転数指令ω＿ｃｍｄを受ける。第５機能部Ｆ５は、回転数指令ω＿ｃｍｄからすべり補正回転数ωｈｐｆを減算する。第５機能部Ｆ５は、その減算結果を補正後回転数指令ωとして、第６機能部Ｆ６に出力する。

第６機能部Ｆ６は、第５機能部Ｆ５から補正後回転数指令ωを受ける。第６機能部Ｆ６は、補正後回転数指令ωを時間軸方向に積分することにより、位相θｖ２３および位相θｉ３２を算出する。なお、位相θｖ２３および位相θｉ３２は同じものであるが、第７機能部Ｆ７に出力される位相を位相θｖ２３とし、第２機能部Ｆ２に出力される位相を位相θｉ３２としている。第６機能部Ｆ６は、積分結果である位相θｉ３２を第２機能部Ｆ２に出力する。また、第６機能部Ｆ６は、積分結果である位相θｖ２３を第７機能部Ｆ７に出力する。

第７機能部Ｆ７は、第１機能部Ｆ１からｄ軸電圧指令ｖｄおよびｑ軸電圧指令ｖｑを受ける。また、第７機能部Ｆ７は、第６機能部Ｆ６から位相θｖ２３を受ける。第７機能部Ｆ７は、例えば、下記の式（４）を用いてｄ軸電圧指令ｖｄおよびｑ軸電圧指令ｖｑを、Ｕ相の電圧指令Ｖｕ、Ｖ相の電圧指令ＶｖおよびＷ相の電圧指令Ｖｗに変換する。第７機能部Ｆ７は、電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗをＰＷＭデューティ演算部１１０ｄに出力する。

ＰＷＭデューティ演算部１１０ｄは、電圧検出回路１１０ａからデジタル値ｖｄｃを受ける。また、ＰＷＭデューティ演算部１１０ｄは、第７機能部Ｆ７から電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを受ける。ＰＷＭデューティ演算部１１０ｄは、第１コンデンサ４０の両端子間の直流電圧を示すデジタル値ｖｄｃと、電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとに基づいてデューティ比を決定した、インバータ６０を制御するためのＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭデューティ演算部１１０ｄは、生成したＰＷＭ信号をインバータ６０に出力する。

（制御装置が行う処理）
図３は、本開示の第１実施形態による制御装置９０の処理フローの一例を示す図である。次に、制御装置９０がインバータ６０を制御するためのＰＷＭ信号を生成する処理について、図３を参照して説明する。なお、共振周波数をｆ１、駆動周波数をｆ２、ｆ１＜ｆ２として、以下、制御装置９０の処理について説明する。

電流検出回路１１０ｂは、電流センサ８０が検出したモータ電流ｉｕ、ｉｖそれぞれの値を特定する（ステップＳ１）。例えば、電流検出回路１１０ｂは、Ａ／Ｄ変換器１１０ｂ１を備える。Ａ／Ｄ変換器１１０ｂ１は、モータ電流ｉｕ、ｉｖそれぞれを受ける。Ａ／Ｄ変換器１１０ｂ１は、受けたモータ電流ｉｕ、ｉｖのそれぞれを、受けたモータ電流ｉｕ、ｉｖのそれぞれに１対１で対応するデジタル値（すなわち、受けたそれぞれの電流の値を示すデジタル値）に変換する。電流検出回路１１０ｂは、特定した値ｉｕ、ｉｖを電圧指令生成部１１０ｃに出力する。

第２機能部Ｆ２は、電流検出回路１１０ｂから電流ｉｕ、ｉｖを受ける。第２機能部Ｆ２は、電流ｉｕ、ｉｖからＷ相に対応する電流ｉｗを算出する。また、第２機能部Ｆ２は、第６機能部Ｆ６から位相θｉ３２を受ける。第２機能部Ｆ２は、式（３）を用いてモータ電流ｉｕ、モータ電流ｉｖおよびモータ電流ｉｗを、モータ電流ｉｄおよびモータ電流ｉｑに変換する（ステップＳ２）。このステップＳ２の処理において、周波数ｆ２で回転する回転座標系でモータ電流ｉｄおよびモータ電流ｉｑに変換することにより周波数ｆ２の成分が除去されて、トルクの共振成分と同じ周波数ｆ１の成分の電流と、トルクに寄与する直流成分の電流とに変換される。第２機能部Ｆ２は、算出したモータ電流ｉｑを第３機能部Ｆ３に出力する。

第３機能部Ｆ３は、第２機能部Ｆ２からモータ電流ｉｑを受ける。第３機能部Ｆ３は、モータ電流ｉｑに比例定数ｋ_ωを乗算する（ステップＳ３）。第３機能部Ｆ３は、比例定数ｋ_ωとモータ電流ｉｑの乗算結果であるｋ_ω・ｉｑを第４機能部Ｆ４に出力する。なお、比例定数ｋ_ωを変更することにより、後述するすべり補正回転数ωｈｐｆを変更することが可能である。

第４機能部Ｆ４は、第３機能部Ｆ３から乗算結果ｋ_ω・ｉｑを受ける。第４機能部Ｆ４は、乗算結果ｋ_ω・ｉｑに含まれるトルクに寄与する直流成分を除去したすべり周波数を補正するためのすべり補正回転数ωｈｐｆを第５機能部Ｆ５に出力する（ステップＳ４）。

第５機能部Ｆ５は、第４機能部Ｆ４からすべり補正回転数ωｈｐｆを受ける。また、第５機能部Ｆ５は、回転数指令ω＿ｃｍｄを受ける。第５機能部Ｆ５は、回転数指令ω＿ｃｍｄからすべり補正回転数ωｈｐｆを減算する（ステップＳ５）。第５機能部Ｆ５は、その減算結果を補正後回転数指令ωとして、第６機能部Ｆ６に出力する。

第６機能部Ｆ６は、第５機能部Ｆ５から補正後回転数指令ωを受ける。第６機能部Ｆ６は、補正後回転数指令ωを時間軸方向に積分することにより、位相θｖ２３および位相θｉ３２を算出する。第６機能部Ｆ６は、積分結果である位相θｉ３２を第２機能部Ｆ２に出力する。また、第６機能部Ｆ６は、積分結果である位相θｖ２３を第７機能部Ｆ７に出力する。

第７機能部Ｆ７は、第１機能部Ｆ１からｄ軸電圧指令ｖｄおよびｑ軸電圧指令ｖｑを受ける。また、第７機能部Ｆ７は、第６機能部Ｆ６から位相θｖ２３を受ける。第７機能部Ｆ７は、式（４）を用いてｄ軸電圧指令ｖｄおよびｑ軸電圧指令ｖｑを、Ｕ相の電圧指令Ｖｕ、Ｖ相の電圧指令ＶｖおよびＷ相の電圧指令Ｖｗに変換する（ステップＳ６）。第７機能部Ｆ７は、電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗをＰＷＭデューティ演算部１１０ｄに出力する。

ＰＷＭデューティ演算部１１０ｄは、電圧検出回路１１０ａからデジタル値ｖｄｃを受ける。また、ＰＷＭデューティ演算部１１０ｄは、第７機能部Ｆ７から電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを受ける。ＰＷＭデューティ演算部１１０ｄは、第１コンデンサ４０の両端子間の直流電圧を示すデジタル値ｖｄｃと、電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとに基づいてデューティ比を決定した、インバータ６０を制御するためのＰＷＭ信号を生成する（ステップＳ７）。ＰＷＭデューティ演算部１１０ｄは、生成したＰＷＭ信号をインバータ６０に出力する。

インバータ６０は、制御装置９０からＰＷＭ信号を受ける。インバータ６０は、受けたＰＷＭ信号に基づいて、ＬＣフィルタを介してコンバータ２０から供給される直流電圧からモータ７０を駆動するための交流電圧を生成する。

（作用効果）
以上、本開示の第１実施形態によるモータシステム１について説明した。モータシステム１の制御装置９０は、回転数指令を補正することによりモータ７０の回転数を変更可能な制御装置である。制御装置９０において、第１特定手段は、前記モータ７０に流れるモータ電流からトルクに寄与する電流成分を特定する。演算手段は、前記トルクに寄与する電流成分に基づいて、前記回転数指令を補正する補正量を演算し、演算結果を出力する。第２特定手段は、前記演算手段から出力される前記トルクに寄与する電流成分から、共振周波数成分を特定し、特定した前記共振周波数成分を、前記回転数指令を補正する補正量として出力する。

これにより、モータシステム１において、制御装置９０は、超電導モータの回転数を変更するための補正が可能となる。その結果、制御装置９０は、超電導モータが回転する場合に、回転数の変動を抑制することができる。

＜第１実施形態の変形例＞
本開示の第１実施形態によるモータシステム１では、電流検出回路１１０ｂから出力される電流ｉｕ、ｉｖには直流成分が含まれていないものとして説明した。しかしながら、第１実施形態の変形例によるモータシステム１では、電流検出回路１１０ｂから出力される電流ｉｕ、ｉｖに直流成分が含まれる場合もある。図４は、本開示の第１実施形態の変形例によるモータシステム１が備える電圧指令生成部１１０ｃの構成の一例を示す図である。電流検出回路１１０ｂから出力される電流ｉｕ、ｉｖに直流成分が含まれる場合、第１実施形態の変形例によるモータシステム１が備える電圧指令生成部１１０ｃは、図４に示すように、第１実施形態の電圧指令生成部１１０ｃと同様に、第１機能部Ｆ１、第２機能部Ｆ２、第３機能部Ｆ３、第４機能部Ｆ４、第５機能部Ｆ５、第６機能部Ｆ６、第７機能部Ｆ７を備える。また、電圧指令生成部１１０ｃは、図４に示すように、第８機能部Ｆ８（第１特定手段の一例）を備える。第８機能部Ｆ８は、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）として機能する。第８機能部Ｆ８は、電流検出回路１１０ｂからモータ電流ｉｕ、ｉｖそれぞれを受ける。モータ電流ｉｕ、ｉｖそれぞれには、直流成分、駆動周波数成分ｆ２±共振周波数成分ｆ１、および駆動周波数成分ｆ２が含まれている。第８機能部Ｆ８は、モータ電流ｉｕ、ｉｖそれぞれから直流成分が除去された電流ｉｕ３２、ｉｖ３２（すなわち、駆動周波数成分ｆ２±共振周波数成分ｆ１、および駆動周波数成分ｆ２が含まれている電流）を第２機能部Ｆ２に出力する。

第８機能部Ｆ８は、電流検出回路１１０ｂからモータ電流ｉｕ、ｉｖそれぞれを受ける。第８機能部Ｆ８は、モータ電流ｉｕ、ｉｖそれぞれから直流成分が除去された電流ｉｕ３２、ｉｖ３２を第２機能部Ｆ２に出力する。なお、第１実施形態の変形例による第２機能部Ｆ２～第７機能部Ｆ７が行う処理は、第１実施形態による第２機能部Ｆ２～第７機能部Ｆ７が行う処理と同様である。

（作用効果）
以上、本開示の第１実施形態の変形例によるモータシステム１について説明した。モータシステム１の制御装置９０において、電圧指令生成部１１０ｃは、第８機能部Ｆ８を備える。モータ電流ｉｕ、ｉｖそれぞれに直流成分が含まれる場合、第８機能部Ｆ８は、モータ電流ｉｕ、ｉｖそれぞれから直流成分が除去された電流ｉｕ３２、ｉｖ３２を第２機能部Ｆ２に出力する。

これにより、モータシステム１において、制御装置９０は、直流成分が含まれるモータ電流にも対応が可能となり、超電導モータが回転する場合に、回転数の変動を抑制することができる。

なお、本開示の別の実施形態では、電流センサ８０がモータ電流ｉｗを検出し、電流検出回路１１０ｂが第３機能部Ｆ３により電流ｉｗ３２を算出するのではなく、本開示の第１実施形態でモータ電流ｉｕ、ｉｖを求めた方法と同様の方法でモータ電流ｉｗを求めるものであってもよい。

なお、本開示の別の実施形態では、電流センサ８０がモータ電流ｉｗを検出し、電流検出回路１１０ｂが第３機能部Ｆ３により電流ｉｗ３２を算出するのではなく、本開示の第１実施形態でモータ電流ｉｕ、ｉｖを求めた方法と同様の方法でモータ電流ｉｗを求めるものであってもよい。

なお、本開示の実施形態における処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。

本開示の実施形態における記憶部や記憶装置（レジスタ、ラッチを含む）のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部や記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。

本開示の実施形態について説明したが、上述の制御装置９０、その他の制御装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータの具体例を以下に示す。
図５は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ５は、図５に示すように、ＣＰＵ６、メインメモリ７、ストレージ８、インターフェース９を備える。
例えば、上述の制御装置９０、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ５に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ８に記憶されている。ＣＰＵ６は、プログラムをストレージ８から読み出してメインメモリ７に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ６は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ７に確保する。

ストレージ８の例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ８は、コンピュータ５のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース９または通信回線を介してコンピュータ５に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ５に配信される場合、配信を受けたコンピュータ５が当該プログラムをメインメモリ７に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ８は、一時的でない有形の記憶媒体である。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

本開示のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例であり、開示の範囲を限定しない。これらの実施形態は、開示の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、種々の省略、種々の置き換え、種々の変更を行ってよい。

＜付記＞
本開示の各実施形態に記載の制御装置９０、モータシステム１、制御方法及びプログラムは、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る制御装置（９０）は、
回転数指令を補正することによりモータ（７０）の回転数を変更可能な制御装置（９０）であって、
前記モータ（７０）に流れるモータ電流からトルクに寄与する電流成分を特定する第１特定手段（Ｆ２）と、
前記トルクに寄与する電流成分に基づいて、前記回転数指令を補正する補正量を演算し、演算結果を出力する演算手段（Ｆ３）と、
前記演算手段（Ｆ３）から出力される前記演算結果である前記トルクに寄与する電流成分から、共振周波数成分を特定し、特定した前記共振周波数成分を、前記回転数指令を補正する補正量として出力する第２特定手段（Ｆ４）と、
を備える。

この制御装置（９０）は、共振周波数成分に応じた回転数指令を補正する。これにより、制御装置（９０）は、超電導モータが回転する場合に、回転数の変動を抑制することができる。

（２）第２の態様に係る制御装置（９０）は、（１）の制御装置（９０）であって、
前記演算手段（Ｆ３）は、
前記トルクに寄与する電流成分を定数倍することにより、前記回転数指令を補正する補正量を演算し、
前記第２特定手段（Ｆ４）は、
前記演算手段（Ｆ３）から出力される前記トルクに寄与する電流成分から、共振周波数成分を特定し、特定した前記共振周波数成分を、前記回転数指令を補正する補正量として出力するものであってもよい。

これにより、制御装置（９０）において、演算手段（Ｆ３）の構成を明確にすることができる。

（３）第３の態様に係る制御装置（９０）は、（１）または（２）の制御装置（９０）であって、
前記第１特定手段（Ｆ２、Ｆ８）は、
３相交流電流を２相の直交電流に変換する変換手段（Ｆ２）、
を備え、
前記モータ電流における直流成分を除去し、
前記変換手段（Ｆ３）は、
前記モータ電流を前記２相のうちの１相に前記トルクに寄与する電流成分を含む前記２相の直交電流に変換することにより、前記トルクに寄与する電流成分を特定するものであってもよい。

これにより、制御装置（９０）において、第１特定手段の構成を明確にすることができる。

（４）第４の態様に係る制御装置（９０）は、（３）の制御装置（９０）であって、
前記第１特定手段（Ｆ２、Ｆ８）は、
前記モータ電流における直流成分を除去する第１ハイパスフィルタ（Ｆ８）、
を備え、
前記第１ハイパスフィルタ（Ｆ８）通過後の前記モータ電流から前記トルクに寄与する電流成分を特定するものであってもよい。

これにより、制御装置（９０）は、第１特定手段の構成を明確にすることができるとともに、直流成分を特定することができる。

（５）第５の態様に係る制御装置（９０）は、（１）から（４）のいずれか１つの制御装置（９０）であって、
前記第２特定手段（Ｆ４）は、
直流成分を除去する第２ハイパスフィルタ（Ｆ４）、
を備え、
前記第２ハイパスフィルタ（Ｆ４）は、
前記演算手段（Ｆ３）から出力される前記トルクに寄与する電流成分から、直流成分を除去することにより、前記共振周波数成分を特定するものであってもよい。

これにより、制御装置（９０）において、第２特定手段の構成を明確にすることができる。

（６）第５の態様に係る制御装置（９０）は、（１）から（５）のいずれか１つの制御装置（９０）であって、
前記回転数指令から前記第２特定手段が出力した前記補正量を減算する減算手段、
を備えるものであってもよい。

これにより、制御装置（９０）は、補正後の回転数指令を生成することができる。

（７）第７の態様に係るモータシステム（１）は、（１）から（５）のいずれか１つの制御装置（９０）と、
補正された回転数指令に基づいて前記制御装置（９０）により制御される、モータ（７０）を駆動するインバータ（６０）と、
を備える。

これにより、モータシステム（１）は、超電導モータが回転する場合に、回転数の変動を抑制することができる。

（８）第８の態様に係る制御方法は、
回転数指令を補正することによりモータ（７０）の回転数を変更可能な制御装置（９０）が実行する制御方法であって、
前記モータ（７０）に流れるモータ電流からトルクに寄与する電流成分を特定することと、
前記トルクに寄与する電流成分に基づいて、前記回転数指令を補正する補正量を演算し、演算結果を出力することと、
出力される前記演算結果である前記トルクに寄与する電流成分から、共振周波数成分を特定し、特定した前記共振周波数成分を、前記回転数指令を補正する補正量として出力することと、
を含む。

これにより、制御方法は、超電導モータが回転する場合に、回転数の変動を抑制することができる。

（９）第９の態様に係るプログラムは、
回転数指令を補正することによりモータ（７０）の回転数を変更可能な制御装置（９０）が有するコンピュータ（５）に、
前記モータ（７０）に流れるモータ電流からトルクに寄与する電流成分を特定することと、
前記トルクに寄与する電流成分に基づいて、前記回転数指令を補正する補正量を演算し、演算結果を出力することと、
出力される前記演算結果である前記トルクに寄与する電流成分から、共振周波数成分を特定し、特定した前記共振周波数成分を、前記回転数指令を補正する補正量として出力することと、
を実行させる。

これにより、プログラムは、超電導モータが回転する場合に、回転数の変動を抑制することができる。

１・・・モータシステム
５・・・コンピュータ
６・・・ＣＰＵ
７・・・メインメモリ
８・・・ストレージ
９・・・インターフェース
１０・・・電源
２０・・・コンバータ
３０・・・リアクトル
４０・・・第１コンデンサ
５０・・・第２コンデンサ
６０・・・インバータ
７０・・・モータ
８０・・・電流センサ
９０・・・制御装置
１１０ａ・・・電圧検出回路
１１０ａ１、１１０ｂ１・・・Ａ／Ｄ変換器
１１０ｂ・・・電流検出回路
１１０ｃ・・・電圧指令生成部
１１０ｄ・・・ＰＷＭデューティ演算部
Ｆ１・・・第１機能部
Ｆ２・・・第２機能部
Ｆ３・・・第３機能部
Ｆ４・・・第４機能部
Ｆ５・・・第５機能部
Ｆ６・・・第６機能部
Ｆ７・・・第７機能部
Ｆ８・・・第８機能部

Claims (9)

1. 回転数指令を補正することによりモータの回転数を変更可能な制御装置であって、
   前記モータに流れるモータ電流からトルクに寄与する電流成分を特定する第１特定手段と、
   前記トルクに寄与する電流成分に基づいて、前記回転数指令を補正する補正量を演算する演算手段と、
   前記演算手段による演算結果である前記トルクに寄与する電流成分から、共振周波数成分を特定し、特定した前記共振周波数成分を、前記回転数指令を補正する補正量として出力する第２特定手段と、
   を備える制御装置。
2. 前記演算手段は、
   前記トルクに寄与する電流成分を定数倍することにより、前記回転数指令を補正する補正量を演算し、
   前記第２特定手段は、
   前記演算手段による演算結果である前記トルクに寄与する電流成分から、共振周波数成分を特定し、特定した前記共振周波数成分を、前記回転数指令を補正する補正量として出力する、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記第１特定手段は、
   ３相交流電流を２相の直交電流に変換する変換手段、
   を備え、
   前記変換手段は、
   前記モータ電流を前記２相のうちの１相に前記トルクに寄与する電流成分を含む前記２相の直交電流に変換することにより、前記トルクに寄与する電流成分を特定する、
   請求項１に記載の制御装置。
4. 前記第１特定手段は、
   前記モータ電流における直流成分を除去する第１ハイパスフィルタ、
   を備え、
   前記第１ハイパスフィルタ通過後の前記モータ電流から前記トルクに寄与する電流成分を特定する、
   請求項１に記載の制御装置。
5. 前記第２特定手段は、
   直流成分を除去する第２ハイパスフィルタ、
   を備え、
   前記第２ハイパスフィルタは、
   前記演算手段による演算結果である前記トルクに寄与する電流成分から、直流成分を除去することにより、前記共振周波数成分を特定する、
   請求項１に記載の制御装置。
6. 前記回転数指令から前記第２特定手段が出力した前記補正量を減算する減算手段、
   を備える請求項１から請求項５の何れか一項に記載の制御装置。
7. 請求項１に記載の制御装置と、
   補正された回転数指令に基づいて前記制御装置により制御される、モータを駆動するインバータと、
   を備えるモータシステム。
8. 回転数指令を補正することによりモータの回転数を変更可能な制御装置が実行する制御方法であって、
   前記モータに流れるモータ電流からトルクに寄与する電流成分を特定することと、
   前記トルクに寄与する電流成分に基づいて、前記回転数指令を補正する補正量を演算することと、
   演算結果である前記トルクに寄与する電流成分から、共振周波数成分を特定し、特定した前記共振周波数成分を、前記回転数指令を補正する補正量として出力することと、
   を含む制御方法。
9. 回転数指令を補正することによりモータの回転数を変更可能な制御装置が有するコンピュータに、
   前記モータに流れるモータ電流からトルクに寄与する電流成分を特定することと、
   前記トルクに寄与する電流成分に基づいて、前記回転数指令を補正する補正量を演算することと、
   演算結果である前記トルクに寄与する電流成分から、共振周波数成分を特定し、特定した前記共振周波数成分を、前記回転数指令を補正する補正量として出力することと、
   を実行させるプログラム。

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