JP6395689B2 - スイッチトリラクタンスモータ制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、スイッチトリラクタンスモータの駆動を制御するスイッチトリラクタンスモータ制御装置に関するものである。

スイッチトリラクタンスモータ（以下、ＳＲモータという）は、固定子および回転子を突極構造として、固定子に集中巻固定子を、回転子に突極型ケイ素鋼板回転子をそれぞれ使用している。そして、ＳＲモータの駆動を制御するＳＲモータ制御装置は、ＳＲモータに位置センサを取り付け、平均トルクが最大となるように固定子に供給される電流値を制御することによって励磁位置を切り替えて駆動するものである。

このモータの制御の方法としては、ＳＲモータを目標回転速度で運転するために必要なトルクの大きさに比例して平均電流を増減制御することによって、ＳＲモータの回転速度を目標速度に制御する電流制御系による制御方法と、トルクを磁束の制御によって制御する直接トルク制御と呼ばれる方法が知られている。電流制御系による制御装置の例が特許文献１に示され、直接トルク制御を用いたモータ制御装置の例が特許文献２に示されている。

特許文献１では、ＳＲモータの相巻線に供給される電流を所定の大きさに平均するように通電しているのでは発生トルクに変動が生じるので、相巻線電流と発生トルクとの非線形な相関特性に近い形で総巻線電流を制御することによってトルク変動を抑制することが提案されている。

また、特許文献２では、ＳＲモータの相巻線に供給される電流と電圧に基づいて、巻線の鎖交磁束と、ＳＲモータの発生トルクを推定し、鎖交磁束が目標値に追従するように磁束制御を行う場合において、電圧と電流の検出に１シャント電流検出方式を適用する場合には、磁束の推定に用いる電圧値に補正を加える必要があり、補正を加えた電圧値によって鎖交磁束の推定を行うことが提案されている。

特開平２−８７９９７号公報 特開２００９−３３８７６号公報

特許文献１および特許文献２において示されているように、電流制御系による制御方法を実施する制御装置においても、また直接トルク制御を用いた制御装置においても、トルクリプルの低減と、制御に対する応答の改善は究極の目的である。いずれの制御装置においても、それぞれの相巻線を対象として、それぞれの相巻線の電流あるいは磁束に基づいて電圧指令を与えてトルク制御を行っている。
しかし、ＳＲモータにおいては、固定子の各相巻線に供給される電流は、１相ずつ順次通電されるのではなく、隣の相に切り替えられる際には複数相が同時に通電されることになり、この複数相に同時に通電する際に生じる、各相電流による他の相への磁気飽和の影響を考慮する必要がある。
したがって、この発明は、複数相が同時に通電される際のトルクおよび電流の追従性を改善することを目的とするものである。

この発明は、モータに供給されている相電流を検出する電流検出手段と、前記モータの回転子位置を検出する回転子位置検出手段と、平均トルク指令と前記回転子位置検出手段が検出した前記回転子位置に基づいて相磁束指令値を出力する磁束分配手段と、前記電流検出手段が検出した前記相電流と前記回転子位置検出手段より得られる前記回転子位置とに基づいて相磁束を推定し推定相磁束を出力する相磁束推定手段と、前記磁束分配手段の前記相磁束指令値と前記推定手段の前記推定相磁束とに基づいて電圧指令を出力する電圧指令計算部とを備え、モータの回転子位置に基づいて平均トルク指令の磁束を相毎に分配して相磁束指令値を出力し、この相磁束指令値を、モータの相電流と回転子位置に基づいて推定した推定相磁束によって通電されている相の磁束を補正するようにしてモータを制御するようにしたものである。

この発明の構成によれば、複数相が同時に通電されている際でも、各相の磁束を正確に推定することが可能になるため、トルク指令や電流指令に対する追従性能が改善される

この発明の実施の形態１に係るＳＲモータ制御装置のブロック図である。 平均トルク指令と回転子位置に対する、通電相のトルク指令テーブルを示す図である。 三相ＳＲモータの通電電流の例を示す図である。 三相８極１２スロット構造のＳＲモータの回転子と固定子との関係を示す図である。 単相通電時および二相通電時の整列、非整列時の鎖交磁束を示す図である。 相トルク指令と回転子位置に対する相磁束テーブルを示す図である。 相電流と回転子位置に対する相磁束テーブルを示す図である。 同時通電されている二相の通電電流と回転子位置に対する相磁束補正係数テーブルを示す図である。 同時通電されている二相の通電電流と回転子位置に対する相磁束テーブルを示す図である。 この発明の実施の形態２に係るＳＲモータ制御装置のブロック図である。 この発明の実施の形態３に係るＳＲモータ制御装置のブロック図である。 相トルク指令と回転子位置に対する相電流テーブルを示す図である。 相電流と回転子位置に対する相インダクタンステーブルを示す図である。 同時通電されている二相の通電電流と回転子位置に対する相インダクタンス補正係数テーブルを示す図である。 同時通電されている二相の通電電流と回転子位置に対する相インダクタンステーブルを示す図である。 相電流と回転子位置に対する相インダクタンス微分値テーブルを示す図である。 同時通電されている二相の通電電流と回転子位置に対する相インダクタンス微分値補正テーブルを示す図である。 同時通電されている二相の通電電流と回転子位置に対する相インダクタンス微分値テーブルを示す図である。 三相８極１２スロット構造のＳＲモータにおいて単相通電時の磁束の流れを示す図である。 三相８極１２スロット構造のＳＲモータにおいて二相通電時の磁束の流れを示す図である。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るＳＲモータ制御装置１００は、図１に示すように構成されている。すなわち、ＳＲモータ５０の駆動は、トルク指令に応じてインバータ（図示せず）を通じてＳＲモータ５０に相電流を供給することによって行われる。この相電流を制御することによってＳＲモータ５０の駆動を制御することができる。この実施の形態１においては、ＳＲモータ５０を駆動するための電圧は、電圧印加手段７０によって供給され、この電圧印加手段７０に対しては電圧指令計算部６０によって計算された指令が与えられる。この電圧指令計算部６０における計算は、磁束分配手段１１０から与えられる各相の相磁束の指令値に、ＳＲモータ５０の回転子位置に応じた補正を加えることによって行われる。また、電圧指令計算部６０における計算には、位置検出器８０からのＳＲモータ５０の回転子位置の情報と、電流検出器９０からの相電流値が使用される。

磁束分配手段１１０には、位置検出器８０からＳＲモータ５０の回転子位置の情報が与えられる。磁束分配手段１１０は、相トルク分配手段１１１と磁束演算手段１１２を有しており、相トルク分配手段１１１は、回転子位置に応じてトルク指令を分配する。この相トルク分配手段１１１は、図２に示すテーブルを持っていて、回転子の位置に応じてテーブルの値からトルク指令を分配する。また、磁束演算手段１１２は、相トルク指令と回転子位置から導き出される相磁束のテーブルを持っている。この結果、平均トルク指令は、磁束分配手段１１０によって、回転子位置に応じた相磁束指令を電圧指令計算部６０に出力することになる。

この相磁束指令の生成について説明する。
相トルク分配手段１１１は、任意のトルク指令Ｔ_ave-refと位置検出器８０に基づいて得られる回転子位置θから、相トルク指令の和が一定かつ、モータ損失が最小となるような相トルク指令Ｔ_ph-ref（Ｔ_a-ref、Ｔ_b-ref、Ｔ_c-ref）を算出する。
ここで、相トルク分配手段１１１における相トルク指令Ｔ_ph-refは、予め磁界解析や実機試験から得られた相トルク分配テーブル（図２）で与えられる。ただし、相トルク分配テーブルの代わりに、相トルク指令を回転子位置の関数として、近似式で与えることも可能である。

この実施の形態１では、二相まで同時に通電されることを考慮しており、図２の相トルク指令テーブルは、トルク指令および回転子位置θに対して、二相分のトルク指令を与えることとする。
具体的には、図３に示すように、Ａ相⇒Ｂ相⇒Ｃ相⇒Ａ相⇒・・・の順で転流していくとき、Ａ相のみ通電⇒Ａ相とＢ相が同時に通電⇒Ｂ相のみ通電⇒Ｂ相とＣ相が同時に通電⇒Ｃ相のみ通電⇒Ｃ相とＡ相が同時に通電⇒Ａ相のみ通電⇒・・・となり、転流時に二相が同時に通電されることになる。

図４に三相８極１２スロット構造のＳＲモータの回転子と固定子との関係を示す。この巻線は集中巻きであり、図に示したＡ＋、Ｂ＋、Ｃ＋は紙面手前から奥向き、Ａ−、Ｂ−、Ｃ−は紙面奥から手前向きに巻線が巻回されているものとする。また、スロットに巻回される巻線は、反時計回りにＡ＋⇒Ａ−⇒Ｃ−⇒Ｃ＋⇒Ｂ＋⇒Ｂ−⇒Ａ−⇒Ａ＋⇒Ｃ＋⇒Ｃ−⇒Ｂ−⇒Ｂ＋⇒・・・の順で、１８０度で周期的に巻回されている。
図１９に図４で示した８極１２スロット構造のＳＲモータにおいて，単相（Ａ相）通電時に生じる磁束の流れを示す。また，図２０に図４で示した８極１２スロット構造のＳＲモータにおいて，二相（Ａ相，Ｂ相）通電時に生じる磁束の流れを示す。
図２０に示すように，二相同時通電する際，それぞれの相で通電して生じる磁束が共通の磁路を通る箇所があり，各相通電電流により生じる磁束が同じ向きとなる箇所（図２０中の破線円部）では，磁気飽和の影響が各相で大きく干渉することになる。

図５には、固定子の突極と回転子の突極が整列している状態の電流―鎖交磁束曲線と、整列状態から回転子位置が電気角で１８０度回転した（８極１２スロットでは機械的に３６０／８／２＝２２．５度回転した）非整列時の電流―鎖交磁束曲線を示している。二相同時通電時の電流−鎖交磁束曲線は、単相を一定通電時に、他相の電流を変化させたときの鎖交磁束である。先に示した相関の磁束の干渉により、図５に示すように、単相通電時の電流−鎖交磁束曲線よりも、二相通電時の電流−鎖交磁束曲線の特性が悪化することになる。

次に、磁束演算手段１１２より、相トルク指令Ｔ_ph-refと検出された回転子位置θに対する相磁束指令Ψ_ph-refを得る。実施の形態１では、磁束演算手段１１２における相磁束指令Ψ_ph-refは、図６に示す磁束演算テーブルで与えられる。
なお、相トルク分配手段１１１と磁束演算手段１１２のテーブルは、一つのテーブルに集約することも可能である。

次に、磁束の推定方法について説明する。
磁束推定手段１２０は、セレクタ１２１、磁束推定部１２２、磁束補正部１２３から構成されている。まず、電流検出器９０により、各相の電流（Ｉ_a、Ｉ_b、Ｉ_c）を検出する。また、セレクタ１２１により、検出した各相電流Ｉ_a、Ｉ_b、Ｉ_cの内、閾値電流Ｉ_thrよりも大きいものを、通電されている相の電流として選択する。

＜二相が通電されているとき＞
前述と同様に、Ａ相⇒Ｂ相⇒Ｃ相⇒Ａ相⇒・・・の順に相電流の切り替えを行うとき、二相が同時に通電されている場合は、セレクタ１２１により選択された、二相の電流をそれぞれＩ_i、Ｉ_iiとし、二相の電流それぞれに対して、磁束推定部１２２より、対応する二相の相磁束の一時値Ψ_i-temp、Ψ_ii-tempを推定する。このとき、通電されていない相に対応する推定磁束の一時値Ψ_iii-tempはゼロとする。Ｉ_iは切替え前の相電流、Ｉ_iiは切替え後の相電流とする。具体的には、Ａ相⇒Ｂ相に転流する際に二相同時通電される際には、Ｉ_iをＡ相電流Ｉ_a、Ｉ_iiをＢ相電流Ｉ_bとする。
この実施の形態１では、磁束推定部１２２における相電流と回転子位置に対する相磁束は、図７のテーブルによって与える。

また、磁束補正部１２３は、通電されている二相の電流Ｉ_i、Ｉ_iiおよび回転子位置θに対する磁束補正値Ｋをそれぞれの相に対して図８に示す磁束補正係数テーブルから演算する。Ｉ_iに対応する相の磁束補正係数は、Ｉ_main＝Ｉ_i、Ｉ_sub＝Ｉ_iiとし、回転子位置
θを用いて図８に示した磁束補正係数テーブルから補正係数Ｋ_θi-iiを算出する。
同様に、Ｉ_iiに対応する相の磁束補正係数は、Ｉ_main＝Ｉ_ii、Ｉ_sub＝Ｉ_iとし、回転子位置θを用いて、図８に示した磁束補正係数テーブルから補正係数K_θii-iを算出する。
ここで、磁束補正係数テーブルの作成手順を示しておく。まず、単相通電時の各回転子位置および通電電流に対する鎖交磁束を磁界解析または実測により求めておく。次に、二相通電時の各回転子位置および通電電流に対する鎖交磁束を磁界解析または実測により求める。ただし、二相通電なので、一相の電流（Ｉ_sub）を一定で通電した状態で、もう一相の電流（Ｉ_main）を通電した時の鎖交磁束を求める。Ｉ_sub＝０の時、各回転子位置および電流における鎖交磁束は、単相通電時の各回転子位置および電流における鎖交磁束と一致する。

二相通電時の各回転子位置と、通電電流Ｉ_subおよびＩ_mainにおける鎖交磁束と、単相通電時の各回転子位置および電流における鎖交磁束の比を磁束補正係数Ｋとして磁束補正係数テーブルとする。
前記磁束推定テーブルより得られた推定磁束の一時値Ψ_i-temp、Ψ_ii-tempに対して前記磁束補正値K_θi-ii、K_θii-iを用いて、通電されている二相の磁束推定値Ψ_i-est、Ψ_ii-estを（１）、（２）式でそれぞれ与える。
また、通電されていない相の磁束推定値Ψ_iii-estは、（３）式で与えられる。

具体的な例を説明するために、Ａ相からＢ相に通電電流が切り替わるとき、Ａ相およびＢ相が同時に通電される場合について説明する。このとき、セレクタ１２１により、通電されているＡ相電流（Ｉ_a）とＢ相電流（Ｉ_b）を、Ｉ_i＝Ｉ_a、Ｉ_ii＝Ｉ_bとする。
ここで、通電されていないＣ相に対応する推定磁束の一時値Ψ_c-tempは、ゼロである。
次に、通電されているＡ相の電流Ｉ_aと回転子位置θに対する推定磁束の一時値Ψ_a-temp（＝Ψ_i-temp）と、Ｂ相の電流Ｉ_Ｂと回転子位置θに対する推定磁束の一時値Ψ_b-temp（＝Ψ_ii-temp）を磁束推定部１２２に用意されている図７のテーブルより演算する。
また、Ａ相の磁束補正係数Ｋ_θa-bの値を、 Ｉ_main＝Ｉ_a、Ｉ_sub＝Ｉ_bとし、回転子位置θを用いて、磁束補正係数テーブルより算出する。同様に、Ｂ相の磁束補正係数Ｋ_θb-aの値を、Ｉ_main＝Ｉ_b、Ｉ_sub＝Ｉ_aとし、回転子位置θを用いて、磁束補正部１２３における図８の磁束補正係数テーブルより算出する。

（１）、（２）式より、推定したＡ相磁束の一時値Ψ_a-temp、Ｂ相磁束の一時値Ψ_b-tempと磁束補正係数Ｋ_θa-b、Ｋ_θb-aを用いて、Ａ相推定磁束Ψ_a-estおよびＢ相推定磁束Ψ_b-estは、次の（４）式および（５）式で計算される。
また、（３）式より、通電されていないＣ相の推定磁束は、次式で表わされる。
Ｂ相とＣ相、Ｃ相とＡ相が同時に通電される場合にも、同様である。
前記磁束推定部および前記磁束補正部における推定磁束を、図７と図８を併せた図９に示す一つの相磁束補正テーブルに集約することも可能である。

＜一相のみが通電されているとき＞
また、一相のみが通電されており、他の二相が通電されていないとき、通電されている一相に対応する推定磁束は、通電電流と回転子位置θと併せて、磁束推定部１２２より算出する。通電されていない二相は、推定磁束をゼロとする。
具体的には、Ａ相のみが通電されている場合、セレクタ１２１によりＡ相のみが通電相に選択される。Ａ相推定磁束は、Ａ相電流Ｉ_aと回転子位置θに基づいて、磁束推定部１２２にてＡ相推定磁束Ψ_a-estを計算する。同時に、通電されていないＢ相、Ｃ相の推定磁束Ψ_ｂ-esｔ、Ψ_ｃ-esｔは、ゼロとする。
Ｂ相のみ、またはＣ相のみが通電される場合にも、同様である。

前記の通り推定された各相の相磁束指令Ψ_a-ref、Ψ_b-ref、Ψ_c-refと相磁束推定値Ψ_a-est、Ψ_b-est、Ψ_c-estから、各相電圧指令Ｖ_a-ref、Ｖ_b-ref、Ｖ_c-refは、（７）、（
８）、（９）式で与えられる。
ただし、Ｒ〔Ω〕は、各相巻線の抵抗値、Ｔs〔ｓ〕は、制御周期を表している。
各相電圧指令は、電圧印加手段を介して、各相に指令電圧を印加する。
この実施の形態１によれば、複数相が同時に通電されている場合でも、各相の磁束を正確に推定することが可能になるため、トルク指令や磁束指令に対する追従性能が改善される。
また、通電されている相の磁束を推定することで、磁束に基づくフィードバック制御が可能になり、モータ制御の高応答化も可能となる。

実施の形態２
図１０に、実施の形態２にかかるＳＲモータ制御装置２００のブロック図を示す。
図１０に示すように、実施の形態２では、相電圧検出手段１２５がある。セレクタ１２１は、電流検出器９０より検出した各相電流Ｉ_ａ、Ｉ_ｂ、Ｉ_ｃから、閾値電流Ｉ_thrより
電流が大きい相を通電相として選択する。同時に、相電圧検出手段１２５より検出した各相電圧Ｖ_ph（Ｖ_a、Ｖ_b、Ｖ_c）から、通電相の電圧を選択する。

磁束推定部１２２は、相電圧検出手段１２５により得られる相電圧Ｖ_ph（Ｖ_a、Ｖ_ｂ、
Ｖ_ｃ）を用いて、通電されている相に対応する相磁束を（１０）式によって推定する。
なお、通電されていない相の推定磁束は、ゼロとする。
具体的な例を説明するために、Ａ相からＢ相に通電電流が切り替わるとき、Ａ相およびＢ相が同時に通電される場合について説明する。

Ａ相からＢ相に通電を切り替える際に、二相（Ａ相とＢ相）が同時に通電される時、セレクタ１２１により通電相としてＡ相、Ｂ相が選択され、通電相の電流Ｉ_a、Ｉ_bおよび電圧Ｖ_a、Ｖ_bを用いて、Ａ相とＢ相の推定磁束の一時値Ψ_a-temp、Ψ_b-tempは、（１１）、（１２）式となる。
このとき、通電されていないＣ相の推定磁束の一時値Ψ_c-tempは、ゼロとする。二相同時通電時の推定磁束の補正方法に関しては、実施の形態１と同様である。

また、Ａ相が一相だけ通電されている状態では、Ａ相推定磁束は（１３）式となる。
このとき、通電されていないＢ相とＣ相の推定相磁束は０とする。
この実施の形態２においては、相磁束の推定に相電圧検出手段１２５より得る検出電圧を使用することを考慮しているが、電圧指令計算部６０より得られる相電圧指令Ｖ_ph-refを使用してもよい。
以上の実施の形態２によれば、磁束推定に要する、電流、回転子位置に対する磁束のテーブルが不要になるため、省メモリ化が可能であり、相磁束を推定するための演算時間を短縮する効果もある。

実施の形態３（電流制御）
図１１は、発明の実施の形態３に係るＳＲモータ制御装置３００のブロック図である。図１２は、相トルク指令および回転子位置に対して、相電流指令実施の形態１を与えるテーブルである。図１３は、検出した相電流および回転子位置より、相インダクタンスを推定するテーブルである。図１４は、同時に通電されている二相の電流および回転子位置より、相インダクタンス補正テーブルである。図１５は、同時通電されている二相の通電電流と回転子位置に対する相インダクタンステーブルである。図１６は、相電流と回転子位置に対する相インダクタンス微分値テーブルである。図１７は、同時通電されている二相の通電電流と回転子位置に対する相インダクタンス微分値補正テーブルである。図１８は、同時通電されている二相の通電電流と回転子位置に対する相インダクタンス微分値テーブルである。

この実施の形態３では、ＳＲモータ制御装置３００は、三相巻線で構成されるＳＲモータ５０、電流分配手段１３０、インダクタンス推定手段１４０、インダクタンス微分値推定手段１５０、電圧指令計算部６０、電圧印加手段７０、位置検出器８０、電流検出器９０で構成される。
まず、電流指令の生成について説明する。
図１４に示すように、電流分配手段１３０は、相トルク分配手段１３１と電流演算手段１３２から構成される。

相トルク分配手段１３１は、任意のトルク指令Ｔ_ave-refと位置検出器８０に基づいて得られる回転子位置θから、相トルク指令の和が一定かつ、モータ損失が最小となるような相トルク指令Ｔ_ph-ref（Ｔ_a-ref、Ｔ_b-ref、Ｔ_c-ref）を算出する。
ここで、相トルク分配手段１３１は、予め磁界解析や実機試験から得られた相トルク分配テーブル（図２）で与える。ただし、相トルク分配テーブルの代わりに、相トルク指令を回転子位置の関数として、近似式で与えることも可能である。
実施の形態３では二相まで同時に通電されることを考慮しており、図２の相トルク指令テーブルは、トルク指令および回転子位置θに対して、二相分のトルク指令を与えることとする。
具体的には、図３に示すように、Ａ相⇒Ｂ相⇒Ｃ相⇒Ａ相⇒・・・の順で転流していくとき、Ａ相のみ通電⇒Ａ相とＢ相が同時に通電⇒Ｂ相のみ通電⇒Ｂ相とＣ相が同時に通電⇒Ｃ相のみ通電⇒Ｃ相とＡ相が同時に通電⇒Ａ相のみ通電⇒・・・となり、転流時に二相が同時に通電されることになる。通電される一相または二相は、図３に示すように回転子位置より判断できる。

次に、電流演算手段１３２より、相トルク指令Ｔ_ph-refと検出された回転子位置θに対する相電流指令Ｉ_ph-refを得る。実施の形態３では、電流演算手段１３２は図１２に示す電流演算テーブルで与える。
相トルク分配手段１３１と電流演算手段１３２のテーブルは、一つのテーブルに集約することも可能である。

次に、インダクタンスの推定方法を説明する。
インダクタンス推定手段１４０は、セレクタ１４１、インダクタンス推定部１４２、インダクタンス補正部１４３から構成される。まず、電流検出器９０により、各相の電流（Ｉ_Ａ、Ｉ_Ｂ、Ｉ_Ｃ）を検出する。また、セレクタ１４１により、検出した各相電流Ｉ_Ａ、Ｉ_Ｂ、Ｉ_Ｃの内、閾値電流Ｉ_Ｔhrよりも大きいものを、通電されている相の電流として選択する。

＜二相が通電されているとき＞
前記と同様に、Ａ相⇒Ｂ相⇒Ｃ相⇒Ａ相⇒・・・の順に相電流の切り替えを行うとき、二相が同時に通電されている場合は、セレクタ１４１により選択された二相の電流をそれぞれＩ_i、Ｉ_iiとする。Ｉ_iは切替え前の相電流、Ｉ_iiは切替え後の相電流とする。具体的には、Ａ相⇒Ｂ相に転流する際に二相同時通電される際には、Ｉ_iをＡ相電流Ｉ_a、Ｉ_iiをＢ相電流Ｉ_bとする。
通電されている二相それぞれに対して、インダクタンス推定部１４２より、対応する二相それぞれの推定インダクタンスの一時値Ｌ_i-temp、Ｌ_ii-tempを推定する。同様に、通電されていない相のインダクタンスは、インダクタンス推定部１４３により、Ｉ_iiiおよび回転子位置θに対する相の推定インダクタンスの一時値L_iii-tempを得る。
この実施の形態３では、インダクタンス推定部１４２、１４３は、図１３のテーブルで与えられる。

また、インダクタンス補正部１４４は、通電されている二相の電流Ｉ_i、Ｉ_iiおよび回転子位置θに対するインダクタンス補正値Ｘを、それぞれの相に対して図１４に示すインダクタンス補正係数テーブルから演算する。
Ｉ_iに対応する相のインダクタンス補正係数は、Ｉ_main＝Ｉ_i、Ｉ_sub＝Ｉ_iiとし、図１４に示したインダクタンス補正係数テーブルから補正係数X_θi-iiを算出する。
同様に、Ｉ_iiに対応する相のインダクタンス補正係数は、Ｉ_main＝Ｉ_ii、Ｉ_sub＝Ｉ_iとし、回転子位置θと併せて、図１４に示したインダクタンス補正係数テーブルから補正係数Ｘ_θii-iを算出する。

ここで、インダクタンス補正係数テーブルの作成手順を示しておく。まず、単相通電時の各回転子位置および通電電流に対するインダクタンスを磁界解析または実測により求めておく。次に、二相通電時の各回転子位置および通電電流に対するインダクタンスを磁界解析または実測により求める。ただし、二相通電なので、一相の電流（Ｉ_sub）を一定で通電した状態で、もう一相の電流（Ｉ_main）を通電した時のインダクタンスを求める。Ｉ_sub＝０の時、各回転子位置および電流におけるインダクタンスは、単相通電時の各回転子位置および電流におけるインダクタンスと一致する。
二相通電時の各回転子位置と、通電電流Ｉ_subおよびＩ_mainにおけるインダクタンスと、単相通電時の各回転子位置および電流におけるインダクタンスの比を、インダクタンス補正係数Ｘとしてインダクタンス補正係数テーブルとする。

前記インダクタンス推定テーブルより得られた通電されている相の推定インダクタンスの一時値Ｌ_i-temp、Ｌ_ii-tempに対して前記インダクタンス補正係数Ｘ_θi-ii、Ｘ_θii-iを用いて、通電されている二相のインダクタンス推定値Ｌ_i-est、Ｌ_ii-estを（１４）、（１５）式でそれぞれ与える。
また、通電されていない相のインダクタンスL_{iii_est}は、（１６）式で与えられる。

具体的な例を説明するために、Ａ相からＢ相に通電電流が切り替わるとき、Ａ相およびＢ相が同時に通電される場合について説明する。
まず、電流検出器９０より得られた各相電流から、セレクタ１４１により、通電されているＡ相とＢ相が選択される。通電されているＡ相電流Ｉ_aとＢ相電流Ｉ_bについて、Ｉ_i＝Ｉ_a、Ｉ_ii＝Ｉ_bとする。
ここで、通電されていないＣ相に対応する推定インダクタンスの一時値Ｌ_c-tempは、Ｃ相電流Ｉ_cと回転子位置に基づいて、図１３のインダクタンス推定テーブルより計算される。

次に、通電されているＡ相の電流Ｉ_aと回転子位置θに対する推定インダクタンスの一時値Ｌ_a-temp（＝Ｌ_i-temp）と、Ｂ相の電流Ｉ_bと回転子位置θに対する推定インダクタンスの一時値Ｌ_b-temp（＝Ｌ_ii-temp）をインダクタンス推定部１４３より計算する。
また、Ａ相のインダクタンス補正係数Ｘ_θa-bの値を、Ｉ_main＝Ｉ_a、Ｉ_sub＝Ｉ_bとし、回転子位置θを用いて、図１４のインダクタンス補正係数テーブルより計算する。同様に、Ｂ相のインダクタンス補正係数Ｘ_θb-aの値を、Ｉ_main＝Ｉ_b、Ｉ_sub＝Ｉ_aとし、回転子位置θを用いて、図１４のインダクタンス補正係数テーブルより算出する。
（１４）、（１５）式より、推定した算出したＡ相推定インダクタンスの一時値Ｌ_a-temp、Ｂ相推定インダクタンスの一時値Ｌ_b-tempとインダクタンス補正係数Ｘ_θa-b、Ｘ_θb-aを用いて、Ａ相推定インダクタンスＬ_a-estおよびＢ相推定インダクタンスＬ_b-estを次式で与える。
また、（１６）式より、通電されていない相のインダクタンスは次式で表わせる。
このように、相インダクタンス推定値Ｌ_ph-est（Ｌ_a-est、Ｌ_b-est、Ｌ_c-est）を算出
する。Ｂ相とＣ相、Ｃ相とＡ相が同時に通電される際にも、同様である。
前記インダクタンス推定部および前記インダクタンス補正部におけるインダクタンスを、図１３と図１４を併せた図１５に示す一つの相インダクタンス補正テーブルに集約することも可能である。

＜一相のみが通電されているとき＞
また、一相のみが通電されており、他の二相が通電されていないとき、三相のインダクタンスは、各相通電電流と回転子位置θに基づいて、インダクタンス推定部より算出する。この際、インダクタンスの補正は行わない。
次に、インダクタンス微分値の推定方法を説明する。
インダクタンス微分値推定手段１５０は、セレクタ１５１、インダクタンス微分値推定部１５２、インダクタンス微分値推定部１５３、インダクタンス微分値補正部１５４から構成される。まず、電流検出器９０により、各相の電流（Ｉ_a、Ｉ_b、Ｉ_c）を検出する。
また、セレクタ１４１により、検出した各相電流Ｉ_a、Ｉ_b、Ｉ_cの内、閾値電流Ｉ_thrよりも大きいものを、通電されている相の電流として選択する。

＜二相が通電されているとき＞
前記と同様に、Ａ相⇒Ｂ相⇒Ｃ相⇒Ａ相⇒・・・の順に相電流の切り替えを行うとき、二相が同時に通電されている場合は、セレクタ１５１により選択された二相の電流をそれぞれＩ_i、Ｉ_iiとし、通電されている二相それぞれに対して、インダクタンス微分値推定部１５２より、対応する二相それぞれの推定インダクタンス微分値の一時値ｄＬ_i-temp／ｄθ、ｄＬ_ii-temp／ｄθを推定する。同様に、通電されていない相のインダクタンス微分値は、インダクタンス微分値推定部１５３により、Ｉ_iiiおよび回転子位置θに対する推定インダクタンス微分値の一時値ｄＬ_iii-temp／ｄθを得る。
実施の形態３では、インダクタンス微分値推定部１５２、１５３は、図１６のテーブルで与えられる。

また、インダクタンス微分値補正部１５４は、通電されている二相の電流Ｉ_i、Ｉ_iiおよび回転子位置θに対するインダクタンス微分値補正値Ｙをそれぞれの相に対して図１５に示すインダクタンス微分値補正係数テーブルから演算する。Ｉ_iに対応する相のインダクタンス微分値補正係数は、Ｉ_main＝Ｉ_i、Ｉ_sub＝Ｉ_iiとし、図１７に示したインダクタンス微分値補正係数テーブルから補正係数Ｙ_θi-iiを算出する。
同様に、Ｉ_iiに対応する相のインダクタンス微分値補正係数は、Ｉ_main＝Ｉ_ii、Ｉ_sub＝Ｉ_iとし、回転子位置θを用いて、図１７に示したインダクタンス微分値補正係数テーブルから補正係数Ｙ_θii-iを算出する。

インダクタンス微分値補正係数も、インダクタンス補正係数テーブルと同様に、二相通電時の各回転子位置と、通電電流Ｉ_subおよびＩ_mainにおけるインダクタンス微分値と、単相通電時の各回転子位置および電流におけるインダクタンス微分値をそれぞれ磁界解析または実測により求め、単相通電時および二相通電時のインダクタンス微分値の比をインダクタンス微分値補正係数Yとしてインダクタンス微分値補正係数テーブルを作成する。
前記インダクタンス微分値推定テーブルより得られた通電されている二相それぞれの推定インダクタンス微分値の一時値ｄＬ_i-temp／ｄθ、ｄＬ_ii-temp／ｄθに対して前記インダクタンス微分値補正係数Ｙ_θi-ii、Ｙ_θii-iを用いて、通電されている二相のインダクタンス微分値推定値ｄＬ_i-est／ｄθ、ｄＬ_ii-est／ｄθを（２０）、（２１）式でそれぞれ与える。
また、通電されていない相のインダクタンス微分値ｄＬ_iii-est／ｄθは、（２２）式
で与えられる。

具体的な例を説明するために、Ａ相からＢ相に通電電流が切り替わるとき、Ａ相およびＢ相が同時に通電される場合について説明する。
まず、電流検出器９０より得られた各相電流から、セレクタ１４１により、通電されているＡ相とＢ相が選択される。通電されているＡ相電流Ｉ_aとＢ相電流Ｉ_bについて、Ｉ_i＝Ｉ_a、Ｉ_ii＝Ｉ_bとする。
ここで、通電されていないＣ相に対応する推定インダクタンス微分値の一時値ｄＬ_c-temp／ｄθは、Ｃ相電流Ｉ_cと回転子位置に基づいて、図１４のインダクタンス微分値推定テーブルより計算される。

次に、通電されているＡ相の電流Ｉ_aと回転子位置θに対する推定インダクタンス微分値の一時値ｄＬ_a-temp／ｄθ（＝ｄＬ_i-temp／ｄθ）と、Ｂ相の電流Ｉ_bと回転子位置θに対する推定インダクタンス微分値の一時値ｄＬ_b-temp／ｄθ（＝ｄＬ_ii-temp／ｄθ）をインダクタンス微分値推定部１５３より計算する。
また、Ａ相のインダクタンス微分値補正係数Ｙ_θa-bの値を、Ｉ_main＝Ｉ_a、Ｉ_sub＝Ｉ_bとし、回転子位置θを用いて、図１７のインダクタンス微分値補正係数テーブルより計算する。同様に、Ｂ相のインダクタンス微分値補正係数Ｙ_θb-aの値を、Ｉ_main＝Ｉ_b、Ｉ_sub＝Ｉ_bとし、回転子位置θを用いて、図１７のインダクタンス微分値補正係数テーブルより算出する。

（２０）、（２１）式より、推定したＡ相インダクタンス微分値の一時値ｄＬ_a-temp／ｄθ、Ｂ相インダクタンス微分値の一時値ｄＬ_b-temp／ｄθとインダクタンス微分値補正係数Ｙ_θa-b、Ｙ_θb-aを用いて、Ａ相推定インダクタンス微分値ｄＬ_a-est／ｄθおよびＢ相推定インダクタンス微分値ｄＬ_b-est／ｄθを（２３）、（２４）式で与えることができる。
また、（２２）式より、通電されていない相のインダクタンス微分値は（２５）式で表わすことができる。
このように、相インダクタンス微分値の推定値ｄＬ_ph-est／ｄθ（ｄＬ_a-est／ｄθ、ｄＬ_b-est／ｄθ、ｄＬ_c-est／ｄθ）を算出する。Ｂ相とＣ相、Ｃ相とＡ相が同時に通電される際にも、同様である。
前記インダクタンス微分値推定部１５２、１５３および前記インダクタンス微分値補正部１５４におけるインダクタンス微分値を、図１６と図１７を併せた図１８に示す一つの相インダクタンス微分値補正テーブルに集約することも可能である。

＜一相のみが通電されているとき＞
また、一相のみが通電されており、他の二相が通電されていないとき、三相のインダクタンス微分値は、各相通電電流と回転子位置θに基づいて、インダクタンス微分値推定部より算出する。この際、インダクタンスの補正は行わない。
前記の通り推定された各相インダクタンスの推定値と各相インダクタンス微分値の推定値から、各相電圧指令Ｖ_a-ref、Ｖ_b-ref、Ｖ_c-refは、（２６）、（２７）、（２８）式
で与えられる。
ただし、Ｒは各相巻線の抵抗値、ωは各速度を表している。
各相電圧指令は、電圧印加手段を介して、各相に指令電圧を印加する。
以上の実施の形態３によれば、複数相が同時に通電されている際でも、各相のインダクタンスおよびインダクタンス微分値を正確に推定することが可能になるため、トルク指令や電流指令に対する追従性能が改善される。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態の任意の恋性要素を適宜組み合わせ、あるいは、適宜、変更または省略することが可能である。

５０ ＳＲモータ、６０ 電圧指令計算部、７０ 電圧印加手段、
８０ 位置検出器、９０ 電流検出器、１１０ 磁束分配手段、
１１１ 相トルク分配手段、１１２ 磁束演算手段、１２０ 磁束推定手段、
１２１ セレクタ、１２２ 磁束推定部、１２３ 磁束補正部、
１２５ 相電圧検出手段、１２６ 相電圧推定部、１３０ 電流分配手段、
１３１ 相トルク分配手段、１３２ 電流演算手段、
１４０ インダクタンス推定手段、１４１ セレクタ、
１４２ インダクタンス推定部、１４３ インダクタンス推定部、
１４４ インダクタンス補正部、１５０ インダクタンス微分値推定手段、
１５１ セレクタ、１５２ インダクタンス微分値推定部、
１５３ インダクタンス微分値推定部、１５４ インダクタンス微分値補正部

Claims (14)

1. モータに供給されている相電流を検出する電流検出手段と、前記モータの回転子位置を検出する回転子位置検出手段と、平均トルク指令と前記回転子位置検出手段が検出した前記回転子位置に基づいて相磁束指令値を出力する磁束分配手段と、前記電流検出手段が検出した前記相電流と前記回転子位置検出手段より得られる前記回転子位置とに基づいて相磁束を推定し推定相磁束を出力する相磁束推定手段と、前記磁束分配手段の前記相磁束指令値と前記相磁束推定手段の前記推定相磁束とに基づいて電圧指令を出力する電圧指令計算部とを備えたことを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
2. 前記相磁束推定手段は、前記相電流および前記回転子位置に基づいて前記相磁束の一時値を推定する磁束推定部と、複数の前記相電流と前記回転子位置とに基づいて、前記相磁束の一時値を補正して前記推定相磁束を出力する磁束補正部とを有することを特徴とする請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
3. 前記磁束推定部は、前記相電流と前記回転子位置に対して前記相磁束が予め定められたテーブルまたは近似式を用いて前記相磁束の一時値を推定することを特徴とする、請求項２に記載のスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
4. 前記磁束補正部は、複数の前記相電流と前記回転子位置に対して磁束補正係数が予め定められたテーブルまたは近似式を用いて前記相磁束の一時値を補正して前記推定相磁束を出力することを特徴とする、請求項２に記載のスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
5. 前記相磁束推定手段は、複数の前記相電流と前記回転子位置とに対して前記推定相磁束が予め定められた一つのテーブルまたは近似式を用いて前記相磁束を推定し前記推定相磁束として出力することを特徴とする、請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
6. 前記磁束推定部は、相電圧を検出するための相電圧検出手段、または前記電圧指令計算部から得られる相電圧を用いて前記相磁束の一時値を推定することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
7. モータに供給されている相電流を検出する電流検出手段と、前記モータの回転子位置を検出する回転子位置検出手段と、平均トルク指令より相電流指令を分配する、電流分配手段と、同時に通電され前記電流検出手段より得られる複数の相電流と前記回転子位置検出手段より得られる前記回転子位置とに基づき相インダクタンスを推定し相インダクタンス推定値として出力するインダクタンス推定手段と、同時に通電され前記電流検出手段より得られる複数の相電流と、前記回転子位置検出手段より得られる前記回転子位置に基づき相インダクタンスの微分値を推定し、相インダクタンス微分値として出力するインダクタンス微分値推定手段と、前記相電流指令と前記相インダクタンス推定値と前記相インダクタンス微分値とに基づいて計算される電圧指令に基づいて、前記モータに電圧を印加する電圧印加手段とを備えたスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
8. 前記インダクタンス推定手段は、前記相電流および前記回転子位置に基づいて前記相インダクタンスの一時値を推定するインダクタンス推定部と、複数の前記相電流と前記回転子位置とに基づいて、前記相インダクタンスの一時値を補正して前記相インダクタンス推定値を出力するインダクタンス補正部とを有し、前記インダクタンス微分値推定手段は、前記相電流および前記回転子位置に基づいて前記相インダクタンス微分値の一時値を推定するインダクタンス微分値推定部と、複数前記相電流と前記回転子位置とに基づいて、前記相インダクタンス微分値の一時値を補正して前記相インダクタンス微分値を出力するインダクタンス微分値補正部を有することを特徴とする請求項７に記載のスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
9. 前記インダクタンス推定部は、前記相電流と前記回転子位置に対して前記相インダクタンスが予め定められたテーブルまたは近似式を用いて前記相インダクタンスの一時値を推定することを特徴とする請求項８に記載のスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
10. 前記インダクタンス補正部は、複数の電流と回転子位置に対してインダクタンス補正係数が予め定められたテーブルまたは近似式を用いて前記相インダクタンスの一時値を補正して前記相インダクタンス推定値を出力することを特徴とする請求項８に記載のスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
11. 前記インダクタンス推定手段は、複数の前記相電流と前記回転子位置とに対して前記相インダクタンス推定値が予め定められた一つのテーブルまたは近似式を用いて前記相インダクタンスを推定し前記相インダクタンス推定値として出力することを特徴とする請求項７に記載のスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
12. 前記インダクタンス微分値推定部は、前記相電流と前記回転子位置に対して前記相インダクタンス微分値が予め定められたテーブルまたは近似式を用いて前記相インダクタンス微分値の一時値を推定することを特徴とする請求項８に記載のスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
13. 前記インダクタンス微分値補正部は、複数の電流と回転子位置に対してインダクタンス微分値補正係数が予め定められたテーブルまたは近似式を用いて前記相インダクタンス微分値の一時値を補正して前記相インダクタンス微分値を出力することを特徴とする請求項８に記載のスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
14. 前記インダクタンス微分値推定手段は、複数の前記相電流と、回転子位置とに対して前記相インダクタンス微分値が予め定められた一つのテーブルまたは近似式を用いて前記相インダクタンスの微分値を推定し前記相インダクタンス微分値として出力することを特徴とする請求項７に記載のスイッチトリラクタンスモータ制御装置。