JP4305698B2 - 同期電動機の位置および速度推定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石型同期電動機を制御するシステムに関わり、特に位置センサや速度センサを用いずに、広範囲な速度範囲で永久磁石の方向や回転速度を推定することができる同期電動機の位置および速度推定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の技術につき、図３によって説明する。
図３は従来の技術の一例を示すブロック図であり、１は永久磁石型同期電動機、４は永久磁石型同期電動機１に電力を供給する電力変換器、６はｄ軸電流ｉｄに高周波電流が重畳されるような信号を出力する高周波電流重畳器、２は永久磁石型同期電動機１に印加される一次電圧ｖ１を検出する電圧検出器、３は永久磁石型同期電動機１に流れる一次電流ｉ１を検出する電流検出器である。
【０００３】
１０は一次電圧ｖ１と推定された永久磁石の方向θｇとを入力してｄ軸電圧ｖｄとｑ軸電圧ｖｑとを出力する電圧成分変換器、１１は一次電流ｉ１と推定された永久磁石の方向θｇとを入力してｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑとを出力する電流成分変換器である。
【０００４】
１９はｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑとｑ軸電圧ｖｑとを入力して推定された永久磁石の方向θｇと実際の永久磁石の方向との誤差または誤差相当量Δθｆを出力する位置誤差推定手段、２１は位置誤差推定手段１９の出力Δθｆを入力して永久磁石型同期電動機１の回転速度ωｇを推定する比例積分増幅器、２２は推定された回転速度ωｇを積分して永久磁石の方向θｇを推定する積分器である。
【０００５】
図４は、図３中の位置誤差推定手段１９の詳細ブロック図であり、２３は微分器であり、ｑ軸電流ｉｑを微分する。２４はインダクタンス分電圧降下演算器であり、微分器２３の出力と永久磁石型同期電動機１のｑ軸インダクタンスＬｑとの積を出力する。２５は抵抗分電圧降下演算器で、ｑ軸電流ｉｑと永久磁石型同期電動機１の電機子抵抗Ｒとの積を出力する。２６は加算器であり、インダクタンス分電圧降下演算器２４の出力と抵抗分電圧降下演算器２５の出力との和を出力する。２７は減算器で、ｑ軸電圧ｖｑと加算器２６の出力との差を出力する。
【０００６】
２８は微分器で、減算器２７の出力を微分する。２９は位置誤差検出器で、微分器２８の出力とｄ軸電流ｉｄとの積Δθｈを出力する。３０は低域通過フィルタで、位置誤差検出器２９の出力の高調波成分を除去し直流成分Δθｆを出力する。
【０００７】
次に、かような構成からなる永久磁石型同期電動機の位置および速度推定装置を、本発明の創案に至った経緯を踏まえ、以下にその詳細を説明する。
図５は永久磁石形同期電動機１の実際の永久磁石の方向θｇｒと推定された永久磁石の方向θｇの関係をベクトルで表したもので、これらの間に
【０００８】
【数１】
【０００９】
の位置誤差Δθがあるとする。高周波電流重畳器６によってｄ軸電流ｉｄに高周波電流を重畳すると、ｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑは次式となる。
【００１０】
【数２】
【００１１】
ここで、ＩｄとＩｑは直流成分、Ｉは高周波電流の波高値、ωｈは高周波電流の角周波数、ｔは時間である。一次電流ｉ１において、実際の永久磁石の方向θｇｒに平行な方向（以下、ｄｒ軸という）のｄｒ軸電流ｉｄｒと、ｄｒ軸に垂直な軸（以下、ｑｒ軸という）のｑｒ軸電流ｉｑｒは、（２）、（３）式のｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑより、
【００１２】
【数３】
【００１３】
で表せられる。
【００１４】
また、永久磁石形同期電動機１の特性方程式は、次式で表せられる。
【００１５】
【数４】
【００１６】
ここで、ｖｄｒはｄｒ軸電圧、ｖｑｒはｑｒ軸電圧、Ｌｄは永久磁石型同期電動機１のｄ軸インダクタンス、ｐは微分演算子、φは永久磁石の磁束、ωｇｒは永久磁石形同期電動機１の実際の回転速度である。
次に、（６）式と（７）式に、（４）式と（５）式を代入すると、
【００１７】
【数５】
【００１８】
となる。
よって、推定された永久磁石の方向θｇと垂直な成分のｑ軸電圧ｖｑは、（８）式と（９）式より次式となる。
【００１９】
【数６】
【００２０】
また、位置誤差検出器２９によって出力されるｄ軸電流ｉｄとｑ軸電圧ｖｑを微分した値との積Δθｈは（２）式と（１０）式より、
【００２１】
【数７】
【００２２】
となる。
ｑ軸電流ｉｑは、（３）式で示したように直流成分Ｉｑに制御しているが、実際はｄ軸とｑ軸の干渉によって、ｄ軸電流ｉｄに（２）式のような高周波電流を流すと、ｑ軸電流ｉｑにも高周波成分が現れる。このｑ軸電流ｉｑの高周波成分は、ｑ軸電圧ｖｑにも現れてくる。よって、図４では、ｑ軸電圧ｖｑに現れるｑ軸電流ｉｑの高周波成分の影響を取り除くために、減算器２７によってｑ軸電圧ｖｑに｛ｖｑ−（Ｒ＋ｐ・Ｌｑ）・ｉｑ｝を代入している。Δθｈを低域通過フィルタ３０に通して高調波成分を除去すると、次に示す式となる。
【００２３】
【数８】
【００２４】
ここで、位置誤差Δθが非常に小さいとすると、（１２）式のΔθｆは次式で近似できる。
【００２５】
【数９】
【００２６】
ここで、Ｋ１は、
【００２７】
【数１０】
【００２８】
である。
Ｌｑ＞Ｌｄなので（１３）式より、位置誤差ΔθとΔθｆとは比例関係にあることが分かる。つまり推定している永久磁石の方向θｇが実際の永久磁石の方向θｇｒより進んでいる場合は、Δθｆ＜０となり比例積分増幅器２１によって永久磁石型同期電動機１の推定された回転速度ωｇが小さくなるので推定された永久磁石の方向θｇの進みが遅くなり実際の永久磁石の方向θｇｒに一致するようになる。逆の場合も同様である。
つまり、ｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑとｑ軸電圧ｖｑとから、位置誤差Δθに応じたΔθｆが得られることから、永久磁石の方向θｇと回転速度ωｇを推定できることができる。
以上のような点から、従来の課題とする点を取り上げて説明する。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方式は、永久磁石型同期電動機が停止している場合や低速で回転している場合には有効な方法である。しかし、永久磁石型同期電動機１の特性方程式（６）、（７）式から分かるように、高速で回転すればするほど電圧は上昇する。そして、電力変換器４で供給できる電圧を超えると、高周波電流がｄ軸電流ｉｄに重畳できなくなり、永久磁石の方向θｇや回転速度ωｇを推定できなくなる問題があった。
【００３０】
また、永久磁石型同期電動機の回転速度等が急激に変わった場合も同様に、ｄｒ軸電流ｉｄｒやｑｒ軸電流ｉｑｒが大きくなり、（６）、（７）式よりｄｒ軸電圧ｖｄｒとｑｒ軸電圧ｖｑｒが上昇し、永久磁石の方向θｇや回転速度ωｇが推定できない。
本発明は上述した点に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、これらの欠点を解決し、高速回転等で永久磁石の方向と回転速度を推定できないことを解消し、広範囲な条件でも永久磁石の方向と回転速度を推定できる同期電動機の位置および速度推定装置を提供するものである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
その目的を達成するために、請求項１に示す如く、一定周期毎に永久磁石型同期電動機の推定された永久磁石の方向（以下、ｄ軸という）と平行な一次電流の成分であるｄ軸電流に高周波電流を重畳して、検出された前記永久磁石型同期電動機の一次電流と一次電圧と前記推定された永久磁石の方向とから該推定された永久磁石の方向と実際の永久磁石の方向との位置誤差を推定できる位置誤差推定手段を有する同期電動機の位置および速度推定方法において、前記一次電圧と前記推定された永久磁石の方向とからｄ軸電圧とｄ軸に垂直な軸（以下、ｑ軸という）方向のｑ軸電圧とを出力する電圧成分変換器と、前記一次電流と前記推定された永久磁石の方向とから前記ｄ軸電流とｑ軸電流とを出力する電流成分変換器と、１サンプリング前の前記ｄ軸電圧と前記ｑ軸電圧と前記ｄ軸電流と前記ｑ軸電流と前記永久磁石型同期電動機の推定された回転速度と前記永久磁石型同期電動機の推定された逆起電力とから現サンプリング時点でのｄ軸電流とｑ軸電流とを推定する電流推定手段と、該電流推定手段の出力のｑ軸電流と前記電流成分変換器の出力のｑ軸電流との差から前記逆起電力を推定する逆起電力推定手段と、前記電流推定手段の出力のｄ軸電流と前記電流成分変換器の出力のｄ軸電流との差から前記推定された回転速度と実際の回転速度との誤差を推定する速度誤差推定手段Ａと、前記位置誤差推定手段の出力から前記推定された回転速度と実際の回転速度との誤差を推定する速度誤差推定手段Ｂと、前記速度誤差推定手段Ａの出力と前記速度誤差推定手段Ｂの出力との和を出力する加算器と、該加算器の出力と前記逆起電力推定手段の出力とから前記回転速度を推定する速度推定手段と、前記加算器の出力と前記逆起電力推定手段の出力とから前記永久磁石の方向を推定する位置推定手段とを具備するものである。
【００３２】
次に、請求項２に示す如く、前記ｄ軸電流に重畳する高周波電流と前記速度誤差推定手段Ｂの出力は、前記推定された回転速度の絶対値がある任意の回転速度を超えると前記推定された回転速度の絶対値に対して任意の傾きで零になるまで減少させ、前記推定された回転速度の絶対値が前記高周波電流と前記速度誤差推定手段Ｂの出力が零になったときの回転速度以下になると前記任意の傾きでもとの値まで増加させ、前記任意の傾きは前記高周波電流の方が前記速度誤差推定手段Ｂの出力よりも小さいことを特徴とするものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明につき、図によって説明する。なお、従来の技術と同一符号で示す部分は、同一構成、同一機能を有するが、ここではその説明は省略する。
図１は、本発明の一実施例を示すブロック線図であり、逆起電力・速度誤差推定手段７は、一次電圧ｖ１と一次電流ｉ１と推定された回転速度ωｇと推定された永久磁石の方向θｇとを入力して、永久磁石型同期電動機１の逆起電力ｅと推定された回転速度ωｇと実際の回転速度との誤差ωｍ２を出力する。
【００３４】
位置推定手段８は、逆起電力・速度誤差推定手段７の出力の推定された逆起電力ｅと推定された速度誤差ωｍ２とを入力して、推定された逆起電力ｅを永久磁石の磁束φで割ったものと推定された速度誤差ωｍ２との和を積分した永久磁石の方向θｇを出力する。速度推定手段９は、逆起電力・速度誤差推定手段７の出力の推定された逆起電力ｅと推定された速度誤差ωｍ２とを入力して、推定された逆起電力ｅを永久磁石の磁束φで割ったものと推定された速度誤差ωｍ２を低域通過フィルタに通したものとの和である回転速度ωｇを出力する。
【００３５】
図２は、図１中の逆起電力・速度誤差推定手段７の詳細ブロック線図であり、遅延回路１２は、ｄ軸電圧ｖｄとｑ軸電圧ｖｑとｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑと推定された回転速度ωｇと推定された逆起電力ｅとを入力して、１サンプリング前のｄ軸電圧ｖｄとｑ軸電圧ｖｑとｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑと推定された回転速度ωｇと推定された逆起電力ｅとを出力する。
【００３６】
電流推定手段１３は、遅延回路１２の出力の１サンプリング前のｄ軸電圧ｖｄとｑ軸電圧ｖｑとｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑと推定された回転速度ωｇと推定された逆起電力ｅとを入力して、現サンプリング時点でのｄ軸電流ｉｄＭとｑ軸電流ｉｑＭとを推定する。減算器１４は、電流成分変換器１１の出力のｑ軸電流ｉｑと電流推定手段１３の出力の推定されたｑ軸電流ｉｑＭとの差Δｉｑを出力する。逆起電力推定手段１５は、減算器１４の出力Δｉｑを入力して、永久磁石型同期電動機１の逆起電力ｅを推定する。
【００３７】
減算器１６は、電流成分変換器１１の出力のｄ軸電流ｉｄと電流推定手段１３の出力の推定されたｄ軸電流ｉｄＭとの差Δｉｄを出力する。速度誤差推定手段Ａ１７は、減算器１６の出力Δｉｄを入力して、推定された永久磁石型同期電動機１の回転速度ωｇと実際の回転速度との誤差を推定する。
【００３８】
速度誤差推定手段Ｂ２０は、位置誤差推定手段１９の出力Δθｆと推定された回転速度ωｇとを入力して、推定された永久磁石型同期電動機１の回転速度ωｇと実際の回転速度との誤差ωｇｈを推定する。図６は速度誤差推定手段Ｂ２０の出力ωｇｈと推定された回転速度ωｇとの関係を説明するグラフである。速度誤差推定手段Ｂ２０の出力ωｇｈは、推定された回転速度ωｇの絶対値が零からある任意の回転速度ωｇ１まではそのまま出力し、推定された回転速度ωｇの絶対値が任意の回転速度ωｇ１を超えると推定された回転速度ωｇの絶対値に対して任意の傾きで速度誤差推定手段Ｂ２０の出力ωｇｈを減少した値を出力し、推定された回転速度ωｇの絶対値がωｇｈが零になった回転速度ωｇ２以上では出力しないようにする。
【００３９】
加算器１８は、速度誤差推定手段Ａ１７の出力と速度誤差推定手段Ｂ２０の出力ωｇｈとの和ωｍ２を出力する。図６は高周波電流重畳器５の出力と推定された回転速度ωｇとの関係を説明するグラフである。高周波電流重畳器５が高周波電流重畳器６と異なるところは、推定された回転速度ωｇを入力し、推定された回転速度ωｇの絶対値が零からある任意の回転速度ωｇ１までは高周波電流の波高値Ｉをそのまま出力し、推定された回転速度ωｇの絶対値が任意の回転速度ωｇ１を超えると推定された回転速度ωｇの絶対値に対して任意の傾きでを減少した値を出力し、推定された回転速度ωｇの絶対値が波高値Ｉが零になった回転速度ωｇ３以上では出力しないようにする。
【００４０】
以下は、本発明において１サンプリング前のｄ軸電圧ｖｄとｑ軸電圧ｖｑとｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑと推定された回転速度ωｇと推定された逆起電力ｅとから現サンプリング時点でのｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑとを推定できる電流推定手段２０について説明する。
位置誤差Δθがある場合のｄ軸電圧ｖｄとｑ軸電圧ｖｑの近似式は、（６）式と（７）式から、次式となる。
【００４１】
【数１１】
【００４２】
ここで、ｅｇは永久磁石型同期電動機１の逆起電力で、
【００４３】
【数１２】
【００４４】
である。オイラー近似を用いて（１５）式と（１６）式をサンプル点（ｎ−１）とｎのサンプル周期Ｔ間の離散値系の式に書き改め、ｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑについて解くと、次式となる。
【００４５】
【数１３】
【００４６】
ｄ軸電流の推定値ｉｄＭとｑ軸電流の推定値ｉｑＭは、（１８）式と（１９）式右辺第４項の逆起電力をｑ軸方向で大きさｅの推定された逆起電力に置き換えた次式で表される。
【００４７】
【数１４】
【００４８】
よって、以上説明したように、１サンプリング前のｄ軸電圧ｖｄとｑ軸電圧ｖｑとｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑと推定された回転速度ωｇと推定された逆起電力ｅとから現サンプリング時点でのｄ軸電流ｉｄＭとｑ軸電流ｉｑＭとを推定することができる。
【００４９】
次に、電流成分変換器１１の出力のｑ軸電流ｉｑと電流推定手段１３の出力の推定されたｑ軸電流ｉｑＭとの差Δｉｑから逆起電力ｅを推定できる逆起電力推定手段１５について、以下に説明する。
検出されたｑ軸電流ｉｑ（ｎ）を表す（１９）式と推定されたｑ軸電流ｉｑＭ（ｎ）を表す（２１）式との誤差電流Δｉｑは、逆起電力の推定誤差により現れる電流誤差で、次式となる。
【００５０】
【数１５】
【００５１】
Δθが非常に小さいとすると、（２２）式は次式で近似できる。
【００５２】
【数１６】
【００５３】
ただし、
【００５４】
【数１７】
【００５５】
である。（２３）式より、ｑ軸電流誤差Δｉｑは逆起電力誤差Δｅと比例関係であることから、ｑ軸電流誤差Δｉｑを（２４）式の−Ｋｑで割ることで推定された逆起電力の誤差Δｅが推定できる。推定された逆起電力の誤差Δｅから逆起電力を推定することができる。
【００５６】
よって、以上説明したように、電流成分変換器１１の出力のｑ軸電流ｉｑと電流推定手段１３の出力の推定されたｑ軸電流ｉｑＭとの差Δｉｑから逆起電力ｅを推定することができる。
【００５７】
次に、電流成分変換器１１の出力のｄ軸電流ｉｄと電流推定手段１３の出力の推定されたｄ軸電流ｉｄＭとの差Δｉｄから推定された永久磁石型同期電動機１の回転速度ωｇと実際の回転速度との誤差を推定できる速度誤差推定手段Ａ１７について、以下に説明する。
検出されたｄ軸電流ｉｄ（ｎ）を表す（１８）式と推定されたｄ軸電流ｉｄＭ（ｎ）を表す（２０）式との誤差電流Δｉｄは次式となる。
【００５８】
【数１８】
【００５９】
Δθが非常に小さいとすると、（２６）式は次式で近似できる。
【００６０】
【数１９】
【００６１】
ただし、
【００６２】
【数２０】
【００６３】
である。（２７）式より、ｄ軸電流誤差Δｉｄは位置誤差Δθと比例関係であることから、ｄ軸電流誤差Δｉｄを（２８）式のＫｄで割ることで推定された永久磁石の方向のθｇの誤差Δθが推定できる。推定された永久磁石の方向θｇの誤差Δθに相当した回転速度の誤差は、さらに、位置誤差Δθをサンプル時間で割ると、推定された永久磁石の方向θｇの誤差Δθに相当した回転速度の誤差が求められる。
【００６４】
以上説明したように、電流成分変換器１１の出力のｄ軸電流ｉｄと電流推定手段１３の出力の推定されたｄ軸電流ｉｄＭとの差Δｉｄから、位置誤差Δθに相当した回転速度の誤差を推定することができる。
【００６５】
次に、位置誤差推定手段１９の出力Δθｆから推定された永久磁石型同期電動機１の回転速度ωｇと実際の回転速度との誤差を推定できる速度誤差推定手段Ｂ２０について、以下に説明する。
位置誤差推定手段１９の出力Δθｆは（１３）式で示されるように位置誤差Δθに比例した値である。位置誤差Δθｆを（１４）式のＫ１とサンプル時間で割ると、位置誤差Δθに相当した回転速度の誤差ωｇｈが得られる。
【００６６】
以上説明したように、位置誤差推定手段１９の出力Δθｆから、位置誤差Δθに相当した回転速度の誤差を推定することができる。
【００６７】
次に、逆起電力・速度誤差推定手段７の出力の推定された逆起電力ｅと推定された回転速度誤差ωｍ２とから永久磁石型同期電動機１の回転速度ωｇを推定できる速度推定手段９について、以下に説明する。
（１７）式の関係から、永久磁石型同期電動機１の回転速度は、逆起電力ｅを永久磁石の磁束φで割ることで求めることができる。また、位置誤差Δθに相当した速度誤差ωｍ２を加えることで正確な回転速度を推定することができる。位置誤差Δθに相当した速度誤差ωｍ２を低域通過フィルタに通すのは、速度誤差ωｍ２のノイズを除去するためのものである。
【００６８】
以上説明したように、逆起電力・速度誤差推定手段７の出力の推定された逆起電力ｅと推定された回転速度誤差ωｍ２とから永久磁石型同期電動機１の回転速度ωｇを推定することができる。
【００６９】
次に、逆起電力・速度誤差推定手段７の出力の推定された逆起電力ｅと推定された回転速度誤差ωｍ２とから永久磁石型同期電動機１の永久磁石の方向θｇを推定できる位置推定手段８について、以下に説明する。
永久磁石型同期電動機１の回転速度は、逆起電力ｅを永久磁石の磁束φで割ったものと位置誤差Δθに相当した速度誤差ωｍ２を加えることで推定することができることから、その回転速度を積分することで永久磁石の方向θｇを推定することができる。
【００７０】
以上説明したように、逆起電力・速度誤差推定手段７の出力の推定された逆起電力ｅと推定された回転速度誤差ωｍ２とから永久磁石型同期電動機１の永久磁石の方向θｇを推定することができる。
【００７１】
次に高周波電流重畳器５の出力と速度誤差推定手段Ｂ２０の出力を図６のような関係にすることについて説明する。
従来の方式の位置誤差推定手段１９は、永久磁石型同期電動機１が高速で回転したり回転速度等が急激に変化すると永久磁石の方向と回転速度を推定することができない。よって、ある程度回転すればｄ軸電流ｉｄに重畳する高周波電流と位置修正手段１９の出力とが必要なくなるので、任意の回転速度ωｇ１を超えると高周波電流と速度誤差推定手段Ｂ２１の出力を零まで減少させる。この時の傾きは、位置誤差推定手段１９がｄ軸電流ｉｄに高周波電流を重畳しないと永久磁石の方向や回転速度を推定できないため、高周波電流を減少させる傾きを小さくして速度誤差推定手段Ｂ２１の出力を使用するよりも早くから高周波電流をｄ軸電流ｉｄに重畳できるようにする。
【００７２】
【発明の効果】
本発明により、広範囲な領域で永久磁石形同期電動機の回転速度や永久磁石の方向が推定できることから、位置センサや速度センサが必要なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を表すブロック線図である。
【図２】本発明の一実施例を表すブロック線図である。
【図３】従来方式の一実施例を表すブロック線図である。
【図４】従来方式の一実施例を表すブロック線図である。
【図５】従来方式の原理を表すベクトル図である。
【図６】本発明の一実施例を説明するグラフである。
【符号の説明】
１ 永久磁石型同期電動機
２ 電圧検出器
３ 電流検出器
４ 電力変換器
５ 高周波電流重畳器
６ 高周波電流重畳器
７ 逆起電力・速度誤差推定手段
８ 位置推定手段
９ 速度推定手段
１０ 電圧成分変換器
１１ 電流成分変換器
１２ 遅延回路
１３ 電流推定手段
１４ 減算器
１５ 逆起電力推定手段
１６ 減算器
１７ 速度誤差推定手段Ａ
１８ 加算器
１９ 位置誤差推定手段
２０ 速度誤差推定手段Ｂ
２１ 比例積分増幅器
２２ 積分器
２３ 微分器
２４ インダクタンス分電圧降下演算器
２５ 抵抗分電圧降下演算器
２６ 加算器
２７ 減算器
２８ 微分器
２９ 位置誤差検出器
３０ 低域通過フィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石型同期電動機を制御するシステムに関わり、特に位置センサや速度センサを用いずに、広範囲な速度範囲で永久磁石の方向や回転速度を推定することができる同期電動機の位置および速度推定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の技術につき、図３によって説明する。
図３は従来の技術の一例を示すブロック図であり、１は永久磁石型同期電動機、４は永久磁石型同期電動機１に電力を供給する電力変換器、６はｄ軸電流ｉｄに高周波電流が重畳されるような信号を出力する高周波電流重畳器、２は永久磁石型同期電動機１に印加される一次電圧ｖ１を検出する電圧検出器、３は永久磁石型同期電動機１に流れる一次電流ｉ１を検出する電流検出器である。
【０００３】
１０は一次電圧ｖ１と推定された永久磁石の方向θｇとを入力してｄ軸電圧ｖｄとｑ軸電圧ｖｑとを出力する電圧成分変換器、１１は一次電流ｉ１と推定された永久磁石の方向θｇとを入力してｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑとを出力する電流成分変換器である。
【０００４】
１９はｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑとｑ軸電圧ｖｑとを入力して推定された永久磁石の方向θｇと実際の永久磁石の方向との誤差または誤差相当量Δθｆを出力する位置誤差推定手段、２１は位置誤差推定手段１９の出力Δθｆを入力して永久磁石型同期電動機１の回転速度ωｇを推定する比例積分増幅器、２２は推定された回転速度ωｇを積分して永久磁石の方向θｇを推定する積分器である。
【０００５】
図４は、図３中の位置誤差推定手段１９の詳細ブロック図であり、２３は微分器であり、ｑ軸電流ｉｑを微分する。２４はインダクタンス分電圧降下演算器であり、微分器２３の出力と永久磁石型同期電動機１のｑ軸インダクタンスＬｑとの積を出力する。２５は抵抗分電圧降下演算器で、ｑ軸電流ｉｑと永久磁石型同期電動機１の電機子抵抗Ｒとの積を出力する。２６は加算器であり、インダクタンス分電圧降下演算器２４の出力と抵抗分電圧降下演算器２５の出力との和を出力する。２７は減算器で、ｑ軸電圧ｖｑと加算器２６の出力との差を出力する。
【０００６】
２８は微分器で、減算器２７の出力を微分する。２９は位置誤差検出器で、微分器２８の出力とｄ軸電流ｉｄとの積Δθｈを出力する。３０は低域通過フィルタで、位置誤差検出器２９の出力の高調波成分を除去し直流成分Δθｆを出力する。
【０００７】
次に、かような構成からなる永久磁石型同期電動機の位置および速度推定装置を、本発明の創案に至った経緯を踏まえ、以下にその詳細を説明する。
図５は永久磁石形同期電動機１の実際の永久磁石の方向θｇｒと推定された永久磁石の方向θｇの関係をベクトルで表したもので、これらの間に
【０００８】
【数１】
の位置誤差Δθがあるとする。高周波電流重畳器６によってｄ軸電流ｉｄに高周波電流を重畳すると、ｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑは次式となる。
【００１０】
【数２】
ここで、ＩｄとＩｑは直流成分、Ｉは高周波電流の波高値、ωｈは高周波電流の角周波数、ｔは時間である。一次電流ｉ１において、実際の永久磁石の方向θｇｒに平行な方向（以下、ｄｒ軸という）のｄｒ軸電流ｉｄｒと、ｄｒ軸に垂直な軸（以下、ｑｒ軸という）のｑｒ軸電流ｉｑｒは、（２）、（３）式のｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑより、
【００１２】
【数３】
で表せられる。
【００１４】
また、永久磁石形同期電動機１の特性方程式は、次式で表せられる。
【００１５】
【数４】
ここで、ｖｄｒはｄｒ軸電圧、ｖｑｒはｑｒ軸電圧、Ｌｄは永久磁石型同期電動機１のｄ軸インダクタンス、ｐは微分演算子、φは永久磁石の磁束、ωｇｒは永久磁石形同期電動機１の実際の回転速度である。
次に、（６）式と（７）式に、（４）式と（５）式を代入すると、
【００１７】
【数５】
となる。
よって、推定された永久磁石の方向θｇと垂直な成分のｑ軸電圧ｖｑは、（８）式と（９）式より次式となる。
【００１９】
【数６】
また、位置誤差検出器２９によって出力されるｄ軸電流ｉｄとｑ軸電圧ｖｑを微分した値との積Δθｈは（２）式と（１０）式より、
【００２１】
【数７】
となる。
ｑ軸電流ｉｑは、（３）式で示したように直流成分Ｉｑに制御しているが、実際はｄ軸とｑ軸の干渉によって、ｄ軸電流ｉｄに（２）式のような高周波電流を流すと、ｑ軸電流ｉｑにも高周波成分が現れる。このｑ軸電流ｉｑの高周波成分は、ｑ軸電圧ｖｑにも現れてくる。よって、図４では、ｑ軸電圧ｖｑに現れるｑ軸電流ｉｑの高周波成分の影響を取り除くために、減算器２７によってｑ軸電圧ｖｑに｛ｖｑ−（Ｒ＋ｐ・Ｌｑ）・ｉｑ｝を代入している。Δθｈを低域通過フィルタ３０に通して高調波成分を除去すると、次に示す式となる。
【００２３】
【数８】
ここで、位置誤差Δθが非常に小さいとすると、（１２）式のΔθｆは次式で近似できる。
【００２５】
【数９】
ここで、Ｋ１は、
【００２７】
【数１０】
である。
Ｌｑ＞Ｌｄなので（１３）式より、位置誤差ΔθとΔθｆとは比例関係にあることが分かる。つまり推定している永久磁石の方向θｇが実際の永久磁石の方向θｇｒより進んでいる場合は、Δθｆ＜０となり比例積分増幅器２１によって永久磁石型同期電動機１の推定された回転速度ωｇが小さくなるので推定された永久磁石の方向θｇの進みが遅くなり実際の永久磁石の方向θｇｒに一致するようになる。逆の場合も同様である。
つまり、ｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑとｑ軸電圧ｖｑとから、位置誤差Δθに応じたΔθｆが得られることから、永久磁石の方向θｇと回転速度ωｇを推定できることができる。
以上のような点から、従来の課題とする点を取り上げて説明する。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方式は、永久磁石型同期電動機が停止している場合や低速で回転している場合には有効な方法である。しかし、永久磁石型同期電動機１の特性方程式（６）、（７）式から分かるように、高速で回転すればするほど電圧は上昇する。そして、電力変換器４で供給できる電圧を超えると、高周波電流がｄ軸電流ｉｄに重畳できなくなり、永久磁石の方向θｇや回転速度ωｇを推定できなくなる問題があった。
【００３０】
また、永久磁石型同期電動機の回転速度等が急激に変わった場合も同様に、ｄｒ軸電流ｉｄｒやｑｒ軸電流ｉｑｒが大きくなり、（６）、（７）式よりｄｒ軸電圧ｖｄｒとｑｒ軸電圧ｖｑｒが上昇し、永久磁石の方向θｇや回転速度ωｇが推定できない。
本発明は上述した点に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、これらの欠点を解決し、高速回転等で永久磁石の方向と回転速度を推定できないことを解消し、広範囲な条件でも永久磁石の方向と回転速度を推定できる同期電動機の位置および速度推定装置を提供するものである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
その目的を達成するために、請求項１に示す如く、一定周期毎に永久磁石型同期電動機の推定された永久磁石の方向（以下、ｄ軸という）と平行な一次電流の成分であるｄ軸電流に高周波電流を重畳して、検出された前記永久磁石型同期電動機の一次電流と一次電圧と前記推定された永久磁石の方向とから該推定された永久磁石の方向と実際の永久磁石の方向との位置誤差を推定できる位置誤差推定手段を有する同期電動機の位置および速度推定方法において、前記一次電圧と前記推定された永久磁石の方向とからｄ軸電圧とｄ軸に垂直な軸（以下、ｑ軸という）方向のｑ軸電圧とを出力する電圧成分変換器と、前記一次電流と前記推定された永久磁石の方向とから前記ｄ軸電流とｑ軸電流とを出力する電流成分変換器と、１サンプリング前の前記ｄ軸電圧と前記ｑ軸電圧と前記ｄ軸電流と前記ｑ軸電流と前記永久磁石型同期電動機の推定された回転速度と前記永久磁石型同期電動機の推定された逆起電力とから現サンプリング時点でのｄ軸電流とｑ軸電流とを推定する電流推定手段と、該電流推定手段の出力のｑ軸電流と前記電流成分変換器の出力のｑ軸電流との差から前記逆起電力を推定する逆起電力推定手段と、前記電流推定手段の出力のｄ軸電流と前記電流成分変換器の出力のｄ軸電流との差から前記推定された回転速度と実際の回転速度との誤差を推定する速度誤差推定手段Ａと、前記位置誤差推定手段の出力から前記推定された回転速度と実際の回転速度との誤差を推定する速度誤差推定手段Ｂと、前記速度誤差推定手段Ａの出力と前記速度誤差推定手段Ｂの出力との和を出力する加算器と、該加算器の出力と前記逆起電力推定手段の出力とから前記回転速度を推定する速度推定手段と、前記加算器の出力と前記逆起電力推定手段の出力とから前記永久磁石の方向を推定する位置推定手段とを具備するものである。
【００３２】
次に、請求項２に示す如く、前記ｄ軸電流に重畳する高周波電流と前記速度誤差推定手段Ｂの出力は、前記推定された回転速度の絶対値がある任意の回転速度を超えると前記推定された回転速度の絶対値に対して任意の傾きで零になるまで減少させ、前記推定された回転速度の絶対値が前記高周波電流と前記速度誤差推定手段Ｂの出力が零になったときの回転速度以下になると前記任意の傾きでもとの値まで増加させ、前記任意の傾きは前記高周波電流の方が前記速度誤差推定手段Ｂの出力よりも小さいことを特徴とするものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明につき、図によって説明する。なお、従来の技術と同一符号で示す部分は、同一構成、同一機能を有するが、ここではその説明は省略する。
図１は、本発明の一実施例を示すブロック線図であり、逆起電力・速度誤差推定手段７は、一次電圧ｖ１と一次電流ｉ１と推定された回転速度ωｇと推定された永久磁石の方向θｇとを入力して、永久磁石型同期電動機１の逆起電力ｅと推定された回転速度ωｇと実際の回転速度との誤差ωｍ２を出力する。
【００３４】
位置推定手段８は、逆起電力・速度誤差推定手段７の出力の推定された逆起電力ｅと推定された速度誤差ωｍ２とを入力して、推定された逆起電力ｅを永久磁石の磁束φで割ったものと推定された速度誤差ωｍ２との和を積分した永久磁石の方向θｇを出力する。速度推定手段９は、逆起電力・速度誤差推定手段７の出力の推定された逆起電力ｅと推定された速度誤差ωｍ２とを入力して、推定された逆起電力ｅを永久磁石の磁束φで割ったものと推定された速度誤差ωｍ２を低域通過フィルタに通したものとの和である回転速度ωｇを出力する。
【００３５】
図２は、図１中の逆起電力・速度誤差推定手段７の詳細ブロック線図であり、遅延回路１２は、ｄ軸電圧ｖｄとｑ軸電圧ｖｑとｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑと推定された回転速度ωｇと推定された逆起電力ｅとを入力して、１サンプリング前のｄ軸電圧ｖｄとｑ軸電圧ｖｑとｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑと推定された回転速度ωｇと推定された逆起電力ｅとを出力する。
【００３６】
電流推定手段１３は、遅延回路１２の出力の１サンプリング前のｄ軸電圧ｖｄとｑ軸電圧ｖｑとｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑと推定された回転速度ωｇと推定された逆起電力ｅとを入力して、現サンプリング時点でのｄ軸電流ｉｄＭとｑ軸電流ｉｑＭとを推定する。減算器１４は、電流成分変換器１１の出力のｑ軸電流ｉｑと電流推定手段１３の出力の推定されたｑ軸電流ｉｑＭとの差Δｉｑを出力する。逆起電力推定手段１５は、減算器１４の出力Δｉｑを入力して、永久磁石型同期電動機１の逆起電力ｅを推定する。
【００３７】
減算器１６は、電流成分変換器１１の出力のｄ軸電流ｉｄと電流推定手段１３の出力の推定されたｄ軸電流ｉｄＭとの差Δｉｄを出力する。速度誤差推定手段Ａ１７は、減算器１６の出力Δｉｄを入力して、推定された永久磁石型同期電動機１の回転速度ωｇと実際の回転速度との誤差を推定する。
【００３８】
速度誤差推定手段Ｂ２０は、位置誤差推定手段１９の出力Δθｆと推定された回転速度ωｇとを入力して、推定された永久磁石型同期電動機１の回転速度ωｇと実際の回転速度との誤差ωｇｈを推定する。図６は速度誤差推定手段Ｂ２０の出力ωｇｈと推定された回転速度ωｇとの関係を説明するグラフである。速度誤差推定手段Ｂ２０の出力ωｇｈは、推定された回転速度ωｇの絶対値が零からある任意の回転速度ωｇ１まではそのまま出力し、推定された回転速度ωｇの絶対値が任意の回転速度ωｇ１を超えると推定された回転速度ωｇの絶対値に対して任意の傾きで速度誤差推定手段Ｂ２０の出力ωｇｈを減少した値を出力し、推定された回転速度ωｇの絶対値がωｇｈが零になった回転速度ωｇ２以上では出力しないようにする。
【００３９】
加算器１８は、速度誤差推定手段Ａ１７の出力と速度誤差推定手段Ｂ２０の出力ωｇｈとの和ωｍ２を出力する。図６は高周波電流重畳器５の出力と推定された回転速度ωｇとの関係を説明するグラフである。高周波電流重畳器５が高周波電流重畳器６と異なるところは、推定された回転速度ωｇを入力し、推定された回転速度ωｇの絶対値が零からある任意の回転速度ωｇ１までは高周波電流の波高値Ｉをそのまま出力し、推定された回転速度ωｇの絶対値が任意の回転速度ωｇ１を超えると推定された回転速度ωｇの絶対値に対して任意の傾きでを減少した値を出力し、推定された回転速度ωｇの絶対値が波高値Ｉが零になった回転速度ωｇ３以上では出力しないようにする。
【００４０】
以下は、本発明において１サンプリング前のｄ軸電圧ｖｄとｑ軸電圧ｖｑとｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑと推定された回転速度ωｇと推定された逆起電力ｅとから現サンプリング時点でのｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑとを推定できる電流推定手段２０について説明する。
位置誤差Δθがある場合のｄ軸電圧ｖｄとｑ軸電圧ｖｑの近似式は、（６）式と（７）式から、次式となる。
【００４１】
【数１１】
ここで、ｅｇは永久磁石型同期電動機１の逆起電力で、
【００４３】
【数１２】
である。オイラー近似を用いて（１５）式と（１６）式をサンプル点（ｎ−１）とｎのサンプル周期Ｔ間の離散値系の式に書き改め、ｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑについて解くと、次式となる。
【００４５】
【数１３】
ｄ軸電流の推定値ｉｄＭとｑ軸電流の推定値ｉｑＭは、（１８）式と（１９）式右辺第４項の逆起電力をｑ軸方向で大きさｅの推定された逆起電力に置き換えた次式で表される。
【００４７】
【数１４】
よって、以上説明したように、１サンプリング前のｄ軸電圧ｖｄとｑ軸電圧ｖｑとｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑと推定された回転速度ωｇと推定された逆起電力ｅとから現サンプリング時点でのｄ軸電流ｉｄＭとｑ軸電流ｉｑＭとを推定することができる。
【００４９】
次に、電流成分変換器１１の出力のｑ軸電流ｉｑと電流推定手段１３の出力の推定されたｑ軸電流ｉｑＭとの差Δｉｑから逆起電力ｅを推定できる逆起電力推定手段１５について、以下に説明する。
検出されたｑ軸電流ｉｑ（ｎ）を表す（１９）式と推定されたｑ軸電流ｉｑＭ（ｎ）を表す（２１）式との誤差電流Δｉｑは、逆起電力の推定誤差により現れる電流誤差で、次式となる。
【００５０】
【数１５】
Δθが非常に小さいとすると、（２２）式は次式で近似できる。
【００５２】
【数１６】
ただし、
【００５４】
【数１７】
である。（２３）式より、ｑ軸電流誤差Δｉｑは逆起電力誤差Δｅと比例関係であることから、ｑ軸電流誤差Δｉｑを（２４）式の−Ｋｑで割ることで推定された逆起電力の誤差Δｅが推定できる。推定された逆起電力の誤差Δｅから逆起電力を推定することができる。
【００５６】
よって、以上説明したように、電流成分変換器１１の出力のｑ軸電流ｉｑと電流推定手段１３の出力の推定されたｑ軸電流ｉｑＭとの差Δｉｑから逆起電力ｅを推定することができる。
【００５７】
次に、電流成分変換器１１の出力のｄ軸電流ｉｄと電流推定手段１３の出力の推定されたｄ軸電流ｉｄＭとの差Δｉｄから推定された永久磁石型同期電動機１の回転速度ωｇと実際の回転速度との誤差を推定できる速度誤差推定手段Ａ１７について、以下に説明する。
検出されたｄ軸電流ｉｄ（ｎ）を表す（１８）式と推定されたｄ軸電流ｉｄＭ（ｎ）を表す（２０）式との誤差電流Δｉｄは次式となる。
【００５８】
【数１８】
Δθが非常に小さいとすると、（２６）式は次式で近似できる。
【００６０】
【数１９】
ただし、
【００６２】
【数２０】
である。（２７）式より、ｄ軸電流誤差Δｉｄは位置誤差Δθと比例関係であることから、ｄ軸電流誤差Δｉｄを（２８）式のＫｄで割ることで推定された永久磁石の方向のθｇの誤差Δθが推定できる。推定された永久磁石の方向θｇの誤差Δθに相当した回転速度の誤差は、さらに、位置誤差Δθをサンプル時間で割ると、推定された永久磁石の方向θｇの誤差Δθに相当した回転速度の誤差が求められる。
【００６４】
以上説明したように、電流成分変換器１１の出力のｄ軸電流ｉｄと電流推定手段１３の出力の推定されたｄ軸電流ｉｄＭとの差Δｉｄから、位置誤差Δθに相当した回転速度の誤差を推定することができる。
【００６５】
次に、位置誤差推定手段１９の出力Δθｆから推定された永久磁石型同期電動機１の回転速度ωｇと実際の回転速度との誤差を推定できる速度誤差推定手段Ｂ２０について、以下に説明する。
位置誤差推定手段１９の出力Δθｆは（１３）式で示されるように位置誤差Δθに比例した値である。位置誤差Δθｆを（１４）式のＫ１とサンプル時間で割ると、位置誤差Δθに相当した回転速度の誤差ωｇｈが得られる。
【００６６】
以上説明したように、位置誤差推定手段１９の出力Δθｆから、位置誤差Δθに相当した回転速度の誤差を推定することができる。
【００６７】
次に、逆起電力・速度誤差推定手段７の出力の推定された逆起電力ｅと推定された回転速度誤差ωｍ２とから永久磁石型同期電動機１の回転速度ωｇを推定できる速度推定手段９について、以下に説明する。
（１７）式の関係から、永久磁石型同期電動機１の回転速度は、逆起電力ｅを永久磁石の磁束φで割ることで求めることができる。また、位置誤差Δθに相当した速度誤差ωｍ２を加えることで正確な回転速度を推定することができる。位置誤差Δθに相当した速度誤差ωｍ２を低域通過フィルタに通すのは、速度誤差ωｍ２のノイズを除去するためのものである。
【００６８】
以上説明したように、逆起電力・速度誤差推定手段７の出力の推定された逆起電力ｅと推定された回転速度誤差ωｍ２とから永久磁石型同期電動機１の回転速度ωｇを推定することができる。
【００６９】
次に、逆起電力・速度誤差推定手段７の出力の推定された逆起電力ｅと推定された回転速度誤差ωｍ２とから永久磁石型同期電動機１の永久磁石の方向θｇを推定できる位置推定手段８について、以下に説明する。
永久磁石型同期電動機１の回転速度は、逆起電力ｅを永久磁石の磁束φで割ったものと位置誤差Δθに相当した速度誤差ωｍ２を加えることで推定することができることから、その回転速度を積分することで永久磁石の方向θｇを推定することができる。
【００７０】
以上説明したように、逆起電力・速度誤差推定手段７の出力の推定された逆起電力ｅと推定された回転速度誤差ωｍ２とから永久磁石型同期電動機１の永久磁石の方向θｇを推定することができる。
【００７１】
次に高周波電流重畳器５の出力と速度誤差推定手段Ｂ２０の出力を図６のような関係にすることについて説明する。
従来の方式の位置誤差推定手段１９は、永久磁石型同期電動機１が高速で回転したり回転速度等が急激に変化すると永久磁石の方向と回転速度を推定することができない。よって、ある程度回転すればｄ軸電流ｉｄに重畳する高周波電流と位置修正手段１９の出力とが必要なくなるので、任意の回転速度ωｇ１を超えると高周波電流と速度誤差推定手段Ｂ２１の出力を零まで減少させる。この時の傾きは、位置誤差推定手段１９がｄ軸電流ｉｄに高周波電流を重畳しないと永久磁石の方向や回転速度を推定できないため、高周波電流を減少させる傾きを小さくして速度誤差推定手段Ｂ２１の出力を使用するよりも早くから高周波電流をｄ軸電流ｉｄに重畳できるようにする。
【００７２】
【発明の効果】
本発明により、広範囲な領域で永久磁石形同期電動機の回転速度や永久磁石の方向が推定できることから、位置センサや速度センサが必要なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を表すブロック線図である。
【図２】本発明の一実施例を表すブロック線図である。
【図３】従来方式の一実施例を表すブロック線図である。
【図４】従来方式の一実施例を表すブロック線図である。
【図５】従来方式の原理を表すベクトル図である。
【図６】本発明の一実施例を説明するグラフである。
【符号の説明】
１ 永久磁石型同期電動機
２ 電圧検出器
３ 電流検出器
４ 電力変換器
５ 高周波電流重畳器
６ 高周波電流重畳器
７ 逆起電力・速度誤差推定手段
８ 位置推定手段
９ 速度推定手段
１０ 電圧成分変換器
１１ 電流成分変換器
１２ 遅延回路
１３ 電流推定手段
１４ 減算器
１５ 逆起電力推定手段
１６ 減算器
１７ 速度誤差推定手段Ａ
１８ 加算器
１９ 位置誤差推定手段
２０ 速度誤差推定手段Ｂ
２１ 比例積分増幅器
２２ 積分器
２３ 微分器
２４ インダクタンス分電圧降下演算器
２５ 抵抗分電圧降下演算器
２６ 加算器
２７ 減算器
２８ 微分器
２９ 位置誤差検出器
３０ 低域通過フィルタ
Claims (2)
- 一定周期毎に永久磁石型同期電動機の推定された永久磁石の方向（ｄ軸）と平行な一次電流の成分であるｄ軸電流に高周波電流を重畳して、検出された前記永久磁石型同期電動機の一次電流と一次電圧と前記推定された永久磁石の方向とから該推定された永久磁石の方向と実際の永久磁石の方向との位置誤差を推定できる位置誤差推定手段を有する同期電動機の位置および速度推定装置において、
前記一次電圧と前記推定された永久磁石の方向とからｄ軸電圧とｄ軸に垂直な軸（ｑ軸）方向のｑ軸電圧とを出力する電圧成分変換器と、前記一次電流と前記推定された永久磁石の方向とから前記ｄ軸電流とｑ軸電流とを出力する電流成分変換器と、１サンプリング前の前記ｄ軸電圧と前記ｑ軸電圧と前記ｄ軸電流と前記ｑ軸電流と前記永久磁石型同期電動機の推定された回転速度と前記永久磁石型同期電動機の推定された逆起電力とから現サンプリング時点でのｄ軸電流とｑ軸電流とを推定する電流推定手段と、該電流推定手段の出力のｑ軸電流と前記電流成分変換器の出力のｑ軸電流との差から前記逆起電力を推定する逆起電力推定手段と、前記電流推定手段の出力のｄ軸電流と前記電流成分変換器の出力のｄ軸電流との差から前記推定された回転速度と実際の回転速度との誤差を推定する速度誤差推定手段Ａと、前記位置誤差推定手段の出力から前記推定された回転速度と実際の回転速度との誤差を推定する速度誤差推定手段Ｂと、前記速度誤差推定手段Ａの出力と前記速度誤差推定手段Ｂの出力との和を出力する加算器と、該加算器の出力と前記逆起電力推定手段の出力とから前記回転速度を推定する速度推定手段と、前記加算器の出力と前記逆起電力推定手段の出力とから前記永久磁石の方向を推定する位置推定手段とを具備することを特徴とする同期電動機の位置および速度推定装置。 - 前記ｄ軸電流に重畳する高周波電流と前記速度誤差推定手段Ｂの出力は、前記推定された回転速度の絶対値がある任意の回転速度を超えると前記推定された回転速度の絶対値に対して任意の傾きで零になるまで減少させ、前記推定された回転速度の絶対値が前記高周波電流と前記速度誤差推定手段Ｂの出力が零になったときの回転速度以下になると前記任意の傾きでもとの値まで増加させ、前記任意の傾きは前記高周波電流の方が前記速度誤差推定手段Ｂの出力よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の同期電動機の位置および速度推定装置。
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