JP6776911B2 - 同期モータの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、同期モータの制御装置に関する。

この種の制御装置としては、特許文献１に見られるように、指令値である運転周波数指令を変化させた場合における同期モータに流れるｑ軸電流成分に基づいて、同期モータの脱調が生じているか否かを判定するものが知られている。

特開２００６−１４９１２２号公報

特許文献１に記載の制御装置は、脱調判定用に運転周波数指令を変化させるため、同期モータの回転速度が大きく変動するといった問題が生じ得る。なお、同期モータの制御量として運転周波数以外のものが用いられる場合であっても、脱調判定用に制御量の指令値が変化させられることに伴って制御量が大きく変動するといった問題が同様に生じ得る。

本発明は、脱調判定を行う場合における制御量の変動を抑制できる同期モータの制御装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、同期モータ（１０）と、前記同期モータに電気的に接続された電力変換回路（２０）と、を備えるシステムに適用され、前記同期モータの制御量をその指令値に制御するために用いられる値であって、前記制御量を制御する制御系の状態量を算出する状態量算出部（３０ｂ；３０ｐ；３０ｄ；３０ｕ；３１ａ）と、前記状態量算出部により算出された前記状態量に基づいて、前記電力変換回路を操作する操作部（３０ｑ，３０ｒ）と、前記状態量算出部により算出された前記状態量を変化させる変化部（３０ｋ，４１；３０ｔ，４２；３０ｅ，４３；３０ｗ，４４；３１ｃ，４５）と、前記変化部により前記状態量を変化させた場合における前記同期モータに流れる電流に基づいて、前記同期モータに脱調が生じているか否かを判定する判定部（４０）と、を備える。

同期モータの制御量を指令値に制御するために、本発明は、状態量算出部及び操作部を備えている。ここで、状態量算出部により算出された状態量を変化させた場合におけるモータに流れる電流の変化態様は、モータに脱調が生じているか否かで異なる。このため、状態量を変化させた場合におけるモータに流れる電流を、脱調が生じているか否かの判定に用いることができる。そこで本発明は、変化部及び判定部を備えている。これにより、脱調が生じているか否かを判定することができる。

さらに本発明では、脱調判定のために変化させるパラメータとして、指令値ではなく状態量が用いられている。このため、脱調判定のために指令値を変化させる構成と比較して、モータの制御量の変動を抑制することができる。

第１実施形態に係るモータ制御システムの全体構成図。 制御装置が行う各処理を示すブロック図。 αβ座標系、γδ座標系及びＭＹ座標系等を示す図。 脱調の有無とｄｑ座標系における電圧，電流ベクトルとの関係を示す図。 脱調の有無とγδ座標系における電圧，電流ベクトルとの関係を示す図。 振幅外乱値ＶＺの重畳態様を示すタイムチャート。 脱調判定処理の手順を示すフローチャート。 脱調判定用の閾値の設定手法の一例を示す図。 第２実施形態に係る脱調判定処理の手順を示すフローチャート。 第３実施形態に係る制御装置が行う各処理を示すブロック図。 脱調の有無とｄｑ座標系における電圧，電流ベクトルとの関係を示す図。 脱調の有無とγδ座標系における電圧，電流ベクトルとの関係を示す図。 脱調判定用の閾値の設定手法の一例を示す図。 モータの回転速度及び相電流の推移を示すタイムチャート。 第４実施形態に係る制御装置が行う各処理を示すブロック図。 脱調判定処理の一例を示すタイムチャート。 第５実施形態に係る制御装置が行う各処理を示すブロック図。 第６実施形態に係る制御装置が行う各処理を示すブロック図。 第７実施形態に係る脱調判定処理の手順を示すフローチャート。 第８実施形態に係る脱調判定処理の手順を示すフローチャート。 第９実施形態に係る脱調判定処理の手順を示すフローチャート。 判定閾値の設定手法を示す図。 その他の実施形態に係る脱調判定処理を説明する図。 その他の実施形態に係る脱調判定処理を説明する図。 その他の実施形態に係る脱調判定処理を説明する図。 その他の実施形態に係る脱調判定処理を説明する図。 その他の実施形態に係る脱調判定処理を説明する図。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る制御装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、制御装置の制御対象となる同期モータは、例えば、車載の電動ファン用モータとして用いられる。

図１に示すように、制御システムは、モータ１０、電力変換回路としてのインバータ２０、及びモータ１０を制御対象とする制御装置３０を備えている。モータ１０としては、例えば、非突極機であるＳＰＭＳＭ又は突極機であるＩＰＭＳＭが用いられればよい。

モータ１０は、インバータ２０を介して、直流電源としてのバッテリ２１に接続されている。なお、バッテリ２１及びインバータ２０の間には、平滑コンデンサ２２が設けられている。

インバータ２０は、上アームスイッチＳｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐと下アームスイッチＳｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎとの直列接続体を３つ備えている。Ｕ相上，下アームスイッチＳｕｐ，Ｓｕｎの接続点には、モータ１０のＵ相巻線の第１端が接続されている。Ｖ相上，下アームスイッチＳｖｐ，Ｓｖｎの接続点には、モータ１０のＶ相巻線の第１端が接続されている。Ｗ相上，下アームスイッチＳｗｐ，Ｓｗｎの接続点には、モータ１０のＷ相巻線の第１端が接続されている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線それぞれの第２端は、中性点で接続されている。

本実施形態では、各スイッチＳｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられ、より具体的にはＩＧＢＴが用いられている。各スイッチＳｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎには、各フリーホイールダイオードＤｕｐ，Ｄｕｎ，Ｄｖｐ，Ｄｖｎ，Ｄｗｐ，Ｄｗｎが逆並列に接続されている。なお、各スイッチＳｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎとしては、ＩＧＢＴに限らず、例えばＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられてもよい。

制御システムは、相電流検出部２３と、電圧検出部２４とを備えている。相電流検出部２３は、モータ１０に流れる各相電流のうち、少なくとも２相分の電流を検出する。電圧検出部２４は、バッテリ２１から出力された直流電圧をインバータ２０の電源電圧ＶＩＮＶとして検出する。

制御装置３０は、マイコンを主体として構成され、モータ１０の制御量をその指令値に制御すべくインバータ２０を操作する。本実施形態において、制御量は回転速度であり、制御量の指令値は速度指令値ω＊である。

制御装置３０は、インバータ２０を構成する各スイッチＳｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎをオンオフ操作すべく、上記各種検出部の検出値に基づいて、各操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎ，ｇｖｐ，ｇｖｎ，ｇｗｐ，ｇｗｎを生成する。制御装置３０は、生成した各操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎ，ｇｖｐ，ｇｖｎ，ｇｗｐ，ｇｗｎを各スイッチに対応する各駆動回路Ｄｒに対して出力する。ここで、上アーム側の操作信号ｇｕｐ，ｇｖｐ，ｇｗｐと、対応する下アーム側の操作信号ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎとは、互いに相補的な信号となっている。すなわち、上アームスイッチと、対応する下アームスイッチとは、交互にオン操作される。

続いて、図２を用いて、制御装置３０によって実行されるモータ１０の回転速度制御について説明する。図２は、モータ１０の電気角速度を速度指令値ω＊に制御する制御系を示すブロック図である。本実施形態に係る回転速度制御は、電気角を直接検出するレゾルバ等の角度検出器の検出値を用いない位置センサレス制御である。

２相変換部３０ａは、相電流検出部２３により検出された相電流と、後述する位相算出部３０ｐにより算出された電気角θｖとに基づいて、３相固定座標系におけるＵ相電流ＩＵ，Ｖ相電流ＩＶ，Ｗ相電流ＩＷを、γδ座標系におけるγ軸電流Ｉγｒ及びδ軸電流Ｉδｒに変換する。電気角θｖは、図３（ａ）に示すように、モータ１０の２相固定座標系であるαβ座標系のα軸とγ軸とがなす角度である。δ軸は、原点Ｏから、インバータ２０からモータ１０に印加される電圧ベクトルＶｒの方向に延びる座標軸であり、γ軸は、δ軸と直交する方向に原点Ｏから延びる座標軸である。γ軸は、モータ１０の磁極方向に延びるｄ軸の推定軸である。なお本実施形態では、α軸と、３相固定座標系のＵ軸とを一致させている。

先の図２の説明に戻り、振幅ＦＦ制御部３０ｂは、速度指令値ω＊に基づいて、電圧ベクトルＶｒの大きさの指令値である振幅指令値Ｖ＊を設定する。なお、振幅指令値Ｖ＊は、例えば、速度指令値ω＊及び振幅指令値Ｖ＊が関係付けられて振幅指令値Ｖ＊が規定されたマップ情報に基づいて設定されればよい。また本実施形態において、振幅ＦＦ制御部３０ｂが「状態量算出部」に相当する。

電流振幅算出部３０ｃは、２相変換部３０ａにより変換されたγ軸電流Ｉγｒ及びδ軸電流Ｉδｒに基づいて、モータ１０に流れる電流ベクトルの大きさである電流振幅Ｉａｍｐを算出する。電流振幅Ｉａｍｐのγ軸成分がγ軸電流Ｉγｒとなり、電流振幅Ｉａｍｐのδ軸成分がδ軸電流Ｉδｒとなる。

γ軸指令電流算出部３０ｄは、速度指令値ω＊と、電流振幅算出部３０ｃにより算出された電流振幅Ｉａｍｐとに基づいて、γ軸指令電流Ｉγ＊を算出する。なお、γ軸指令電流Ｉγ＊は、例えば、速度指令値ω＊及び電流振幅Ｉａｍｐと関係付けられてγ軸指令電流Ｉγ＊が規定されたマップ情報に基づいて算出されればよい。

電流偏差算出部３０ｅは、γ軸指令電流算出部３０ｄにより算出されたγ軸指令電流Ｉγ＊からγ軸電流Ｉγｒを減算することにより、γ軸電流偏差ΔＩγを算出する。

振幅ＦＢ制御部３０ｆは、γ軸電流偏差ΔＩγを０にフィードバック制御するための操作量として、第１振幅補正値ΔＶ１を算出する。なお、振幅ＦＢ制御部３０ｆで用いられるフィードバック制御は、例えば比例積分制御であればよい。

振幅加算部３０ｇは、振幅ＦＦ制御部３０ｂにより設定された振幅指令値Ｖ＊に、振幅ＦＢ制御部３０ｆにより算出された第１振幅補正値ΔＶ１を加算して出力する。

電圧ゲイン乗算部３０ｈは、δ軸電流Ｉδｒ及び電圧ゲインＫｖｍ（＞０）に基づいて、第２振幅補正値ΔＶ２を算出する。具体的には、電圧ゲイン乗算部３０ｈは、δ軸電流Ｉδｒの変化量に電圧ゲインＫｖｍを乗算することにより、第２振幅補正値ΔＶ２を算出する。第２振幅補正値ΔＶ２は、モータ１０の負荷変動に対する回転速度制御の安定性を高めるために算出される。なお、δ軸電流Ｉδｒの変化量は、δ軸電流Ｉδｒの高周波成分である。電圧ゲイン乗算部３０ｈは、例えば、δ軸電流Ｉδｒにハイパスフィルタ処理等の高周波抽出処理を施すことによりδ軸電流Ｉδｒの変化量を算出すればよい。

振幅補正部３０ｊは、振幅加算部３０ｇの出力値「Ｖ＊＋ΔＶ１」に電圧ゲイン乗算部３０ｈにより算出された第２振幅補正値ΔＶ２を加算することにより、補正振幅指令値Ｖｍを算出する。

振幅外乱重畳部３０ｋは、振幅補正部３０ｊにより算出された補正振幅指令値Ｖｍに、後述する振幅外乱部４１から出力された振幅外乱値ＶＺを加算して出力する。

速度ゲイン乗算部３０ｍは、δ軸電流Ｉδｒ及び速度ゲインＫω（＞０）に基づいて、速度補正値Δωを算出する。具体的には、速度ゲイン乗算部３０ｍは、δ軸電流Ｉδｒの変化量に速度ゲインＫωを乗算することにより、速度補正値Δωを算出する。なお、δ軸電流の変化量は、δ軸電流Ｉδｒの高周波成分である。速度ゲイン乗算部３０ｍは、例えば、δ軸電流Ｉδｒにハイパスフィルタ処理等の高周波抽出処理を施すことによりδ軸電流Ｉδｒの変化量を算出すればよい。

速度補正部３０ｎは、速度指令値ω＊から、速度ゲイン乗算部３０ｍにより算出された速度補正値Δωを減算することにより、補正速度値ωｃを算出する。

位相算出部３０ｐは、速度補正部３０ｎにより算出された補正速度値ωｃに基づいて、電気角θｖを算出する。なお、位相算出部３０ｐは、例えば積分器で構成されていればよい。

３相変換部３０ｑは、振幅外乱重畳部３０ｋの出力値「Ｖｍ＋ＶＺ」と、位相算出部３０ｐにより算出された電気角θｖとに基づいて、３相固定座標系におけるＵ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを算出する。これら指令電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷは、位相が電気角で互いに１２０°ずれた正弦波状の信号となる。なお、３相変換部３０ｑは、電気角θｖに９０度加算した値を、電圧ベクトルＶｒの位相である電圧位相として把握することができる。

ＰＷＭ変調器３０ｒは、３相変換部３０ｑにより算出されたＵ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷと、電圧検出部２４により検出された電源電圧ＶＩＮＶとに基づいて、各操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎ，ｇｖｐ，ｇｖｎ，ｇｗｐ，ｇｗｎを生成して各駆動回路Ｄｒに出力する。具体的には例えば、ＰＷＭ変調器３０ｒは、電源電圧ＶＩＮＶでＵ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを規格化した信号と、三角波信号等のキャリア信号との大小比較に基づくＰＷＭ制御により、各操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎ，ｇｖｐ，ｇｖｎ，ｇｗｐ，ｇｗｎを生成すればよい。ちなみに本実施形態において、３相変換部３０ｑ及びＰＷＭ変調器３０ｒが「操作部」に相当する。

λ設定部３０ｓは、規定角λを設定する。規定角λは、図３（ｂ）に示すように、速度指令値ω＊の微小変化に伴ってモータ１０に流れるγ，δ軸電流が微小変化する場合において、γδ座標系にγ，δ軸電流の軌跡として描かれてかつ原点Ｏから延びる電流変化ベクトルΔＩｒと、δ軸とのなす角度として定義されている。特に本実施形態では、γ，δ軸電流の軌跡のうち電流変化ベクトルΔＩｒの大きさが最大となる点Ｐ１と原点Ｏとを通る軸線とδ軸とのなす角度が規定角λとして定義されている。図３（ｂ）の電流の挙動の欄には、速度指令値ω＊が微小変化する場合におけるγ，δ軸電流の微小変化量ΔＩγ，ΔＩδを示した。また、図３（ｂ）の電流の挙動の欄において一点鎖線にて示した範囲のγ，δ軸電流の軌跡を、図３（ｂ）の電流変化ベクトルの軌跡の欄に示した。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、δ軸から規定角λずれた座標軸がＹ軸として定義され、Ｙ軸と直交する方向に延びる座標軸がＭ軸として定義されている。

規定角λは回転速度に依存する。これは、規定角λが下式（ｅｑ１）で表されるためである。

上式（ｅｑ１）において、Ｒはモータ１０の巻線抵抗を示し、Ｌはモータ１０の巻線インダクタンスを示し、ωはモータ１０の電気角速度を示す。λ設定部３０ｓは、速度指令値ω＊が低いほど、規定角λを大きく設定する。本実施形態において、λ設定部３０ｓは、０度から９０度までの電気角範囲内において規定角λを設定する。

先の図２の説明に戻り、制御装置３０は、判定部４０及び振幅外乱部４１を備えている。判定部４０は、モータ１０に脱調が生じているか否かを判定する脱調判定処理を行う。本実施形態において脱調とは、モータ１０を構成するロータの回転が停止し、モータ１０の推定回転位置（推定電気角）と真の回転位置（真の電気角）とがずれている状態のことをいう。判定部４０は、脱調判定のために補正振幅指令値Ｖｍを一時的に変化させるべく、振幅外乱値ＶＺの出力を振幅外乱部４１に対して指示する。本実施形態において、振幅外乱部４１及び振幅外乱重畳部３０ｋが「変化部」に相当する。

以下、図４及び図５を用いて、本実施形態に係る脱調判定手法について説明する。図４は、ｄｑ軸座標系における電圧ベクトル及びモータ１０に流れる電流ベクトルを示し、図５は、γδ座標系における電圧ベクトル及び電流ベクトルを示す。図４及び図５において、Ｖｍ１は振幅外乱値ＶＺを重畳する前の電圧ベクトルを示し、Ｉ１は振幅外乱値ＶＺを重畳する前の電流ベクトルを示す。また、図４及び図５において、Ｖｍ２は振幅外乱値ＶＺを重畳した後の電圧ベクトルを示し、Ｉ２は振幅外乱値ＶＺを重畳した後の電流ベクトルを示す。また、図４及び図５に示す例では、モータ１０に作用するトルクが一定とされている。

図４（ａ）に示すように、脱調が生じていない正常時においては、補正振幅指令値Ｖｍに振幅外乱値ＶＺが加算されると、Ｖｍ１からＶｍ２へと電圧ベクトルが遅角方向に動く。この場合、定トルク線に沿って電流ベクトルがＩ１からＩ２へと遅角方向に動き、電流ベクトルの電流振幅が増加する。なお本実施形態において、ベクトルが遅角方向に動くとは、座標系においてベクトルが時計回りに動くことを意味し、ベクトルが進角方向に動くとは、座標系においてベクトルが反時計回りに動くことを意味する。

正常時において電圧ベクトルがＶｍ１からＶｍ２へと動くと、図５（ａ）に示すように、電流ベクトルのＹ軸成分であるＹ軸電流がＹ軸負方向に変化し、Ｙ軸電流が減少する。図５（ａ）には、Ｙ軸電流の変化量をΔＩＹにて示す。

これに対し、脱調が生じている場合においては、モータ１０の等価回路がＲＬ直列回路となる。また、ロータが完全に停止しているため、図４（ｂ）に示すように、電流ベクトルに対して電圧ベクトルが一定角度進角した状態で、電圧ベクトル及び電流ベクトルがｄｑ座標系上で常に回転し続けることとなる。そして脱調が生じている場合においては、振幅外乱値ＶＺが重畳されたとしても、電圧ベクトル及び電流ベクトルのそれぞれは、その延長線上に延びるだけである。このため、図５（ｂ）に示すように、Ｙ軸電流がＹ軸正方向に変化し、Ｙ軸電流が増加する。

このように、正常時と脱調時とでは、振幅外乱値ＶＺが補正振幅指令値Ｖｍに重畳された場合におけるＹ軸電流の変化方向が変化する。したがって、この変化方向に基づいて、モータ１０の脱調が生じているか否かを判定することができる。

本実施形態において、振幅外乱部４１は、図６に示すように、振幅外乱値ＶＺを０からその最大値Ｖｍａｘに向かって徐々に増加させて振幅外乱重畳部３０ｋに出力する。図６において、ＭＯＤＥ０は、振幅外乱値ＶＺが０とされている状態を示し、ＭＯＤＥ１は、振幅外乱値ＶＺが漸増している状態を示し、ＭＯＤＥ２は、振幅外乱値ＶＺが最大値Ｖｍａｘとされている状態を示す。

図７に、判定部４０により実行される脱調判定処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期毎に繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、振幅外乱部４１からの振幅外乱値ＶＺの出力態様がＭＯＤＥ０であるか否かを判定する。

ステップＳ１０においてＭＯＤＥ０であると判定した場合には、ステップＳ１１に進み、λ設定部３０ｓにより設定された規定角λと、γ，δ軸電流Ｉγｒ，Ｉδｒとに基づいて、現在のＹ軸電流ＩＹｒを算出する。そして算出したＹ軸電流ＩＹｒをＹ軸初期値ＩＹｂとして保持する。

一方、ステップＳ１０においてＭＯＤＥ０でないと判定した場合には、ステップＳ１２に進み、振幅外乱部４１からの振幅外乱値ＶＺの出力態様がＭＯＤＥ１であるか否かを判定する。

ステップＳ１２においてＭＯＤＥ１であると判定した場合には、ステップＳ１３に進み、λ設定部３０ｓにより設定された規定角λと、γ，δ軸電流Ｉγｒ，Ｉδｒとに基づいて、現在のＹ軸電流ＩＹｒを算出する。そして算出したＹ軸電流ＩＹｒからＹ軸初期値ＩＹｂを減算することにより、Ｙ軸電流変化量ΔＩＹを算出する。

ステップＳ１２において否定判定した場合には、ＭＯＤＥ２であると判定し、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、ステップＳ１３で算出したＹ軸電流変化量ΔＩＹがＹ軸閾値ΔＹｔｈ以上になっている状態が所定時間Ｔα継続されているか否かを判定する。Ｙ軸閾値ΔＹｔｈは、図８に示すように、モータ１０に脱調が生じているか否かを判別できる値に設定されている。なお図８は、モータ１０の各回転速度及び各トルクにおける脱調の有無を調べた結果を示す図である。

ステップＳ１４において否定判定した場合には、モータ１０に脱調が生じていないと判定する。一方、ステップＳ１４において肯定判定した場合には、ステップＳ１５に進み、モータ１０に脱調が生じていると判定する。そして、モータ１０の運転を停止させるべく、インバータ２０の動作を停止させてモータ１０への通電を停止させる。

ちなみに、ＭＯＤＥ２になることを待つことなく、ＭＯＤＥ１とされている途中において、Ｙ軸電流変化量ΔＩＹがＹ軸閾値ΔＹｔｈ以上になっている状態が所定時間Ｔα継続されていると判定した場合、脱調が生じていると判定してもよい。

また、振幅外乱値ＶＺの重畳タイミングは、１回であってもよいし、複数回であってもよい。また、振幅外乱値ＶＺの重畳タイミングは、周期的であってもよいし、非周期的であってもよい。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

電圧ベクトルＶｒの大きさである電圧振幅に振幅外乱値ＶＺが重畳される。この構成によれば、速度指令値ω＊に外乱が重畳される構成と比較して、モータ１０の回転速度の変動を抑制することができる。

判定部４０は、脱調が生じている場合と生じていない場合とで振幅外乱値ＶＺの重畳時におけるＹ軸電流ＩＹｒの変化方向が異なることを利用した脱調判定処理を行う。変化方向が異なることを判別すればよいため、脱調が生じているか否かを簡易かつ的確に判定することができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、Ｙ軸電流変化量ΔＩＹに代えて、Ｙ軸電流ＩＹｒを用いて脱調が生じているか否かを判定する。

図９に、本実施形態に係る脱調判定処理の手順を示す。この処理は、判定部４０により例えば所定周期毎に繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ２０において、振幅外乱部４１からの振幅外乱値ＶＺの出力態様がＭＯＤＥ０であるか否かを判定する。

ステップＳ２０においてＭＯＤＥ０であると判定した場合には、一連の処理を一旦終了する。一方、ステップＳ２０においてＭＯＤＥ１又はＭＯＤＥ２であると判定した場合には、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、λ設定部３０ｓにより設定された規定角λと、γ，δ軸電流Ｉγｒ，Ｉδｒとに基づいて、現在のＹ軸電流ＩＹｒを算出する。そして算出したＹ軸電流ＩＹｒが電流閾値ＩＹｔｈ以上になっている状態が所定時間Ｔα継続されているか否かを判定する。先の図５に示したように、正常時においてはＹ軸電流がＹ軸負方向に変化してＹ軸電流が減少するのに対し、脱調時においてはＹ軸電流がＹ軸正方向に変化してＹ軸電流が増加する。このことを利用して、ステップＳ２１では、脱調が生じているか否かを判定する。

電流閾値ＩＹｔｈは、モータ１０に脱調が生じているか否かを判別できる値に設定されている。電流閾値ＩＹｔｈは、固定値であってもよいし、ＭＯＤＥ０とされている場合に算出されたＹ軸電流ＩＹｒに基づいて可変設定されてもよい。可変設定される構成が用いられる場合、例えば、ＭＯＤＥ０とされている場合に算出されたＹ軸電流ＩＹｒが大きいほど、電流閾値ＩＹｔｈが大きく設定されてもよい。

ステップＳ２１において否定判定した場合には、脱調が生じていないと判定する。一方、ステップＳ２１において肯定判定した場合には、ステップＳ１５に進み、脱調が生じていると判定する。

以上説明した本実施形態によれば、上記第１実施形態の効果と同様の効果を奏することができる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１０に示すように、脱調判定のために、位相算出部３０ｐにより算出された電気角θｖに位相外乱値θＺを重畳する。なお図１０において、先の図２に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

位相外乱重畳部３０ｔは、位相算出部３０ｐにより算出された電気角θｖに、位相外乱部４２から出力された位相外乱値θＺを加算して出力する。なお本実施形態において、位相算出部３０ｐが「状態量算出部」に相当する。

ちなみに本実施形態において、３相変換部３０ｑは、位相外乱重畳部３０ｔの出力値「θｖ＋θＺ」と、振幅補正部３０ｊから出力された補正振幅指令値Ｖｍとに基づいて、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを算出する。また、２相変換部３０ａは、相電流検出部２３により検出された相電流と、位相外乱重畳部３０ｔの出力値「θｖ＋θＺ」とに基づいて、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷをγ，δ軸電流Ｉγｒ，Ｉδｒに変換する。

判定部４０は、脱調判定のために電圧位相を一時的に変化させるべく、位相外乱値θＺの出力を位相外乱部４２に対して指示する。本実施形態において、位相外乱部４２及び位相外乱重畳部３０ｔが「変化部」に相当する。

以下、図１１及び図１２を用いて、本実施形態に係る脱調判定手法について説明する。なお、図１１，図１２は、先の図４，図５に対応している。

図１１（ａ）に示すように、脱調が生じていない正常時においては、位相外乱値θＺが電気角θｖに加算されると、Ｖｍ１からＶｍ２へと電圧ベクトルが遅角方向に動く。この場合、定トルク線に沿って電流ベクトルがＩ１からＩ２へと遅角方向に動き、電流ベクトルの電流振幅が増加する。正常時において電圧ベクトルがＶｍ１からＶｍ２へと動くと、図１２（ａ）に示すように、Ｙ軸電流がＹ軸負方向に変化し、Ｙ軸電流が減少する。

これに対し、脱調が生じている場合においては、図１１（ｂ）に示すように、電流ベクトルに対して電圧ベクトルが一定角度進角した状態で、電圧ベクトル及び電流ベクトルがｄｑ座標系上で常に回転し続けることとなる。そして脱調が生じている場合においては、位相外乱値θＺが重畳されたとしても、ロータの回転が停止しているため、図１２（ｂ）に示すように、電圧ベクトル及び電流ベクトルは変化しない。このため、位相外乱値θＺの重畳前後においてＹ軸電流は変化しない。

このように、位相外乱値θＺが電気角θｖに重畳された場合において、正常時にはＹ軸電流が変化するものの、脱調時にはＹ軸電流は変化しない。このため、Ｙ軸電流に基づいて、モータ１０の脱調が生じているか否かを判定することができる。

本実施形態において、位相外乱部４２は、先の図６に示した手法と同様に、位相外乱値θＺを０からその最大値θｍａｘに向かって徐々に増加させて位相外乱重畳部３０ｔに出力する。本実施形態において、ＭＯＤＥ０は、位相外乱値θＺが０とされている状態を示し、ＭＯＤＥ１は、位相外乱値θＺが漸増している状態を示し、ＭＯＤＥ２は、位相外乱値θＺが最大値θｍａｘとされている状態を示す。

判定部４０は、脱調判定処理を行う。本実施形態に係る脱調判定処理では、先の図７に示した処理のうち、ステップＳ１４の処理が、Ｙ軸電流変化量ΔＩＹが閾値ΔＫ未満になっている状態が所定時間Ｔα継続されているか否かを判定する処理に置き換えられている。閾値ΔＫは、図１３に示すように、モータ１０に脱調が生じているか否かを判別できる値に設定されている。なお図１３は、モータ１０の各回転速度及び各トルクにおける脱調の有無を調べた結果を示す図である。

ちなみに、閾値ΔＫは、固定値であってもよいし、可変設定される値であってもよい。ここで閾値ΔＫが可変設定される場合、例えば、モータ１０の回転速度に基づいて可変設定されてもよい。

図１４に、位相外乱値θＺを重畳した場合のモータ１０のＹ軸電流ＩＹｒ及び相電流の推移を示す。

図１４（ａ）に示すように、正常時においては、位相外乱値θＺが重畳された場合に各相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷが変化する。このため、Ｙ軸電流変化量ΔＩＹが閾値ΔＫ以上になる。これに対し、図１４（ｂ）に示すように、脱調時においては、位相外乱値θＺが重畳された場合であっても各相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷは変化しない。このため、Ｙ軸電流変化量ΔＩＹが閾値ΔＫ未満となる。

以上説明した本実施形態によれば、上記第１実施形態の効果と同様の効果を奏することができる。

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１５に示すように、脱調判定用の外乱重畳対象をγ軸指令電流Ｉγ＊に変更する。なお図１５において、先の図２に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

電流偏差算出部３０ｅは、γ軸指令電流Ｉγ＊に、指令値外乱部４３から出力されたγ軸指令外乱値ＩγＺを加算する。電流偏差算出部３０ｅは、γ軸指令電流Ｉγ＊及びγ軸指令外乱値ＩγＺの加算値からγ軸電流Ｉγｒを減算することにより、γ軸電流偏差ΔＩγを算出する。

なお本実施形態において、３相変換部３０ｑは、位相算出部３０ｐから出力された電気角θｖと、振幅補正部３０ｊから出力された補正振幅指令値Ｖｍとに基づいて、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを算出する。また本実施形態において、γ軸指令電流算出部３０ｄが「状態量算出部」に相当する。

判定部４０は、脱調判定のためにγ軸指令電流Ｉγ＊を一時的に変化させるべく、γ軸指令外乱値ＩγＺの出力を指令値外乱部４３に対して指示する。なお本実施形態において、指令値外乱部４３及び電流偏差算出部３０ｅが「変化部」に相当する。

本実施形態において、指令値外乱部４３は、先の図６に示した手法と同様に、γ軸指令外乱値ＩγＺを０からその最大値γｍａｘに向かって徐々に増加させて電流偏差算出部３０ｅに出力する。本実施形態において、ＭＯＤＥ０は、γ軸指令外乱値ＩγＺが０とされている状態を示し、ＭＯＤＥ１は、γ軸指令外乱値ＩγＺが漸増している状態を示し、ＭＯＤＥ２は、γ軸指令外乱値ＩγＺが最大値γｍａｘとされている状態を示す。

本実施形態において、判定部４０は、先の図７に示した処理と同様の脱調判定処理を行う。以下、図１６を用いて、この処理について説明する。

図１６（ａ）には、脱調が生じていない正常時における各波形を示す。図示される例では、時刻ｔ１において、ＭＯＤＥ０からＭＯＤＥ１に切り替えられ、γ軸指令外乱値ＩγＺが漸増し始める。γ軸指令外乱値ＩγＺの漸増に伴い、Ｙ軸電流ＩＹｒが減少する。

その後時刻ｔ２において、ＭＯＤＥ１からＭＯＤＥ２に切り替えられる。ここで、Ｙ軸電流ＩＹｒからＹ軸初期値ＩＹｂを減算した値であるＹ軸電流変化量ΔＩＹがＹ軸閾値ΔＹｔｈ未満であると判定部４０により判定される。このため、判定部４０により脱調が生じていると判定されない。

なお図１６（ａ）には、ＭＯＤＥ２の後、時刻ｔ３〜ｔ４においてＭＯＤＥ３が実施されることを示した。ＭＯＤＥ３は、γ軸指令外乱値ＩγＺが最大値γｍａｘから０に向かって漸減している状態を示す。

続いて図１６（ｂ）には、脱調が生じている場合の各波形を示す。図示される例では、時刻ｔ１において、ＭＯＤＥ０からＭＯＤＥ１に切り替えられ、γ軸指令外乱値ＩγＺが漸増し始める。ただし、脱調が生じているため、γ軸指令外乱値ＩγＺの漸増に伴い、Ｙ軸電流ＩＹｒが増加する。

その後時刻ｔ２において、ＭＯＤＥ１からＭＯＤＥ２に切り替えられる。その後、判定部４０により、Ｙ軸電流変化量ΔＩＹがＹ軸閾値ΔＹｔｈ以上になっている状態が所定時間Ｔα継続されていると判定される。このため、判定部４０により脱調が生じていると判定され、モータ１０の運転が停止される。

以上説明した本実施形態によれば、上記第１実施形態の効果と同様の効果を奏することができる。

（第５実施形態）
以下、第５実施形態について、上記第４実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１７示すように、γ軸指令電流Ｉγ＊に代えて、Ｙ軸指令電流ＩＹ＊が設定される。そして、脱調判定用の外乱重畳対象を、γ軸指令電流Ｉγ＊からＹ軸指令電流ＩＹ＊に変更する。なお図１７において、先の図１５に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

Ｙ軸指令電流算出部３０ｕは、速度指令値ω＊と、電流振幅算出部３０ｃにより算出された電流振幅Ｉａｍｐとに基づいて、Ｙ軸指令電流ＩＹ＊を設定する。なお、Ｙ軸指令電流ＩＹ＊は、例えば、速度指令値ω＊及び電流振幅Ｉａｍｐと関係付けられてＹ軸指令電流ＩＹ＊が規定されたマップ情報に基づいて算出されればよい。また本実施形態において、Ｙ軸指令電流算出部３０ｕが「状態量算出部」に相当する。

Ｙ軸電流算出部３０ｖは、λ設定部３０ｓにより設定された規定角λ、γ軸電流Ｉγｒ及びδ軸電流Ｉδｒに基づいて、Ｙ軸電流ＩＹｒを算出する。

Ｙ軸電流偏差算出部３０ｗは、Ｙ軸指令電流ＩＹ＊に、指令値外乱部４４から出力されたＹ軸指令外乱値ＩＹＺを加算する。Ｙ軸電流偏差算出部３０ｗは、Ｙ軸指令電流ＩＹ＊及びＹ軸指令外乱値ＩＹＺの加算値からＹ軸電流ＩＹｒを減算することにより、Ｙ軸電流偏差ΔＩＹａを算出する。

振幅ＦＢ制御部３０ｘは、Ｙ軸電流偏差ΔＩＹａを０にフィードバック制御するための操作量として、第１振幅補正値ΔＶ１を算出する。なお、振幅ＦＢ制御部３０ｘで用いられるフィードバック制御は、例えば比例積分制御であればよい。

判定部４０は、脱調判定のためにＹ軸指令電流ＩＹ＊を一時的に変化させるべく、Ｙ軸指令外乱値ＩＹＺの出力を指令値外乱部４４に対して指示する。なお本実施形態において、指令値外乱部４４及びＹ軸電流偏差算出部３０ｗが「変化部」に相当する。

本実施形態において、指令値外乱部４４は、先の図６に示した手法と同様に、Ｙ軸指令外乱値ＩＹＺを０からその最大値Ｙｍａｘに向かって徐々に増加させてＹ軸電流偏差算出部３０ｗに出力する。本実施形態において、ＭＯＤＥ０は、Ｙ軸指令外乱値ＩＹＺが０とされている状態を示し、ＭＯＤＥ１は、Ｙ軸指令外乱値ＩＹＺが最大値Ｙｍａｘに向かって漸増している状態を示し、ＭＯＤＥ２は、Ｙ軸指令外乱値ＩＹＺが最大値Ｙｍａｘとされている状態を示し、ＭＯＤＥ３は、Ｙ軸指令外乱値ＩＹＺが０に向かって漸減している状態を示す。

本実施形態において、判定部４０は、ＭＯＤＥ２におけるγ軸電流Ｉγｒに基づいて脱調の有無を判定する脱調判定処理を行う。つまり、脱調が生じていない正常時においては、Ｙ軸指令外乱値ＩＹＺの重畳に伴ってγ軸電流Ｉγｒが増加する。一方、脱調が生じている場合においては、Ｙ軸指令外乱値ＩＹＺの重畳に伴ってγ軸電流Ｉγｒが増加するとともに、その増加量は正常時における増加量よりも大きくなる。このため、γ軸電流Ｉγｒを、脱調が生じているか否かを判定するためのパラメータとして用いることができる。なお、判定部４０は、例えば、γ軸電流Ｉγｒが所定の閾値以上であると判定した場合に脱調が生じていると判定すればよい。

以上説明した本実施形態によれば、上記第４実施形態の効果と同様の効果を奏することができる。

（第６実施形態）
以下、第６実施形態について、上記第４実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１８示すように、γ軸指令電流Ｉγ＊に代えて、力率角の指令値θａ＊が設定される。本実施形態において、力率角とは、電圧ベクトルと電流ベクトルとのなす角度のことである。そして、脱調判定用の外乱重畳対象を、γ軸指令電流Ｉγ＊から力率角の指令値θａ＊に変更する。なお図１８において、先の図１５に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

指令値算出部３１ａは、速度指令値ω＊と、電流振幅算出部３０ｃにより算出された電流振幅Ｉａｍｐとに基づいて、力率角の指令値θａ＊を算出する。なお、この指令値θａ＊は、例えば、速度指令値ω＊及び電流振幅Ｉａｍｐと関係付けられて力率角の指令値θａ＊が規定されたマップ情報に基づいて算出されればよい。また本実施形態において、指令値算出部３１ａが「状態量算出部」に相当する。

力率角算出部３１ｂは、位相算出部３０ｐにより算出された電気角θｖと、相電流検出部２３により検出された相電流とに基づいて、力率角θａｒを算出する。

角度偏差算出部３１ｃは、力率角の指令値θａ＊に、指令値外乱部４５から出力された角度指令外乱値θａＺを加算する。角度偏差算出部３１ｃは、力率角の指令値θａ＊及び角度指令外乱値θａＺの加算値から力率角θａｒを減算することにより、角度偏差Δθを算出する。

振幅ＦＢ制御部３１ｄは、角度偏差Δθを０にフィードバック制御するための操作量として、第１振幅補正値ΔＶ１を算出する。なお、振幅ＦＢ制御部３１ｄで用いられるフィードバック制御は、例えば比例積分制御であればよい。

判定部４０は、脱調判定のために力率角の指令値θａ＊を一時的に変化させるべく、角度指令外乱値θａＺの出力を指令値外乱部４５に対して指示する。なお本実施形態において、指令値外乱部４５及び角度偏差算出部３１ｃが「変化部」に相当する。

本実施形態において、指令値外乱部４５は、先の図６に示した手法と同様に、角度指令外乱値θａＺを０からその最大値θｍａｘに向かって徐々に増加させて角度偏差算出部３１ｃに出力する。本実施形態において、ＭＯＤＥ０は、角度指令外乱値θａＺが０とされている状態を示し、ＭＯＤＥ１は、角度指令外乱値θａＺが最大値θｍａｘに向かって漸増している状態を示し、ＭＯＤＥ２は、角度指令外乱値θａＺが最大値θｍａｘとされている状態を示し、ＭＯＤＥ３は、角度指令外乱値θａＺが０に向かって漸減している状態を示す。

本実施形態において、判定部４０は、先の図７に示した手法により脱調判定処理を行う。

以上説明した本実施形態によれば、上記第４実施形態の効果と同様の効果を奏することができる。

（第７実施形態）
以下、第７実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、判定部４０は、モータ１０に脱調が生じていると判定した場合であっても、所定の条件が成立していると判定した場合には、脱調判定を無効化する。

図１９に、本実施形態に係る脱調判定処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期毎に繰り返し実行される。なお図１９において、先の図７に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。

ステップＳ１５の処理の完了後、ステップＳ３０に進み、モータ１０の回転速度の変化量ΔＮｍが所定速度変化量ΔＮｔｈ以上であるとの条件、モータ１０の回転速度Ｎｍｒが所定速度Ｎｍｔｈ以上であるとの条件、モータ１０に流れる電流変化量ΔＩｍが所定電流変化量ΔＩｔｈ以上であるとの条件、及びモータ１０のトルク変化量ΔＴｒが所定トルク変化量ΔＴｔｈ以上であるとの条件の論理和が真であるか否かを判定する。

なお、回転速度Ｎｍｒは、例えば速度指令値ω＊に基づいて算出されればよく、電流変化量ΔＩｍは、例えば相電流検出部２３の検出値に基づいて算出されればよく、トルク変化量ΔＴｒは、例えば相電流検出部２３の検出値及び速度指令値ω＊に基づいて算出されればよい。ここで電流変化量ΔＩｍとしては、例えば、δ軸電流の変化量が用いられればよい。

ステップＳ３０において否定判定した場合には、ステップＳ１５の脱調判定が有効なものとして取り扱われる。このため、その後モータ１０の運転が停止される。一方、ステップＳ３０において肯定判定した場合には、ステップＳ３１に進み、ステップＳ１５の脱調判定が無効化される。このため、モータ１０の運転が継続される。

以上説明した本実施形態では、脱調が生じていると判定された場合であっても、その判定結果が無効化される。つまり、脱調判定処理の実行中にモータ１０の動作状態が変化すると、モータ１０に流れる電流が変動し、脱調判定精度が低下し得る。この場合、判定結果が無効化されることにより、モータ１０の運転が誤って停止されることを抑制できる。

（第８実施形態）
以下、第８実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、判定部４０は、所定の条件が成立していると判定した場合に脱調判定処理の実行を禁止する。

図２０に、本実施形態に係る脱調判定処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期毎に繰り返し実行される。なお図２０において、先の図７に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。

この一連の処理では、まずステップＳ４０において、モータ１０の回転速度の変化量ΔＮｍが所定速度変化量ΔＮｔｈ以上であるとの条件、モータ１０の回転速度Ｎｍｒが所定速度Ｎｍｔｈ以上であるとの条件、モータ１０に流れる電流変化量ΔＩｍが所定電流変化量ΔＩｔｈ以上であるとの条件、及びモータ１０のトルク変化量ΔＴｒが所定トルク変化量ΔＴｔｈ以上であるとの条件の論理和が真であるか否かを判定する。

ステップＳ４０において否定判定した場合には、脱調判定処理の実行が許可され、ステップＳ１０に進む。一方、ステップＳ４０において肯定判定した場合には、ステップＳ４１に進み、脱調判定処理の実行が禁止される。

以上説明した本実施形態によれば、脱調判定精度が低下する状況において脱調判定処理が禁止される。このため、脱調が生じていないにもかかわらず脱調が生じていると誤判定されることを抑制しつつ、制御装置３０の処理負荷を低減することができる。

（第９実施形態）
以下、第９実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、判定部４０は、上記第１実施形態で説明した脱調判定処理に先立ち、特開２０１０−２１３５１８号公報に記載された電圧振幅に基づく脱調判定処理を行う。

図２１に、本実施形態に係る脱調判定処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期毎に繰り返し実行される。なお図２１において、先の図７に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。

この一連の処理では、まずステップＳ５０において、補正振幅指令値Ｖｍを取得する。そして取得した補正振幅指令値Ｖｍが判定閾値Ｖｊｔｈ以下であるか否かを判定する。この処理は、脱調が生じているか否かを判定するための処理である。本実施形態では、図２２に実線にて示すように、速度指令値ω＊が高いほど、判定閾値Ｖｊｔｈが大きく設定される。

ステップＳ５０において否定判定した場合には、脱調が生じていないと判定し、この一連の処理を一旦終了する。一方、ステップＳ５０において肯定判定した場合には、ステップＳ５１に進み、脱調が生じていると判定する。その後、ステップＳ１０に進む。そして、ステップＳ１１，Ｓ１３の処理の完了した場合には、ステップＳ１０に移行する。なお本実施形態において、ステップＳ５０，Ｓ５１の処理が「第１判定部」に相当する。

ステップＳ１４において肯定判定した場合には、ステップＳ５２に進み、ステップＳ５１での判定結果を維持する。このため、その後モータ１０の運転が停止される。なお本実施形態において、ステップＳ１０〜Ｓ１４の処理が「第２判定部」に相当する。

一方、ステップＳ１４において否定判定した場合には、ステップＳ５３に進み、ステップＳ５１での判定結果を取り消す。このため、モータ１０の運転は継続される。

またステップＳ５３では、図２２に破線にて示すように、判定閾値Ｖｊｔｈを低下させる処理を行う。これにより、その後ステップＳ５０の処理が行われる場合には、低下させられた判定閾値Ｖｊｔｈが用いられる。なお本実施形態において、ステップＳ５３の処理が「閾値低下部」に相当する。

本実施形態では、まずステップＳ５０の脱調判定処理が行われる。これは、ステップＳ５０の処理が外乱を重畳しないものであるため、外乱が重畳されるステップＳ１０〜Ｓ１４の脱調判定処理と比較して、モータ１０の効率を低下させないようにするためである。ただし、ステップＳ５０の処理は、モータ１０の低回転領域において脱調判定精度が低下しやすい。これは、低回転領域において、正常時の補正振幅指令値Ｖｍと脱調時の補正振幅指令値Ｖｍとの差が小さくなりやすいためである。一方、ステップＳ１０〜Ｓ１４の脱調判定処理は、外乱を重畳するものであるため、ステップＳ５０の脱調判定処理と比較して、脱調判定精度が高い。

そこで本実施形態では、ステップＳ５０の処理で脱調が生じていると判定された場合であっても、ステップＳ１４の処理で脱調が生じていないと判定されたときには、脱調が生じているとの判定結果が取り消されるとともに、判定閾値Ｖｊｔｈが低下させられる。このため、その後、低回転領域におけるステップＳ５０の処理による脱調判定精度を高めることができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記第１実施形態では、脱調判定用のパラメータとしてＹ軸電流ＩＹｒが用いられたがこれに限らない。例えば、図２３（ａ）〜（ｅ）に示すように、電流ベクトルのＭ軸成分であるＭ軸電流ＩＭｒ、δ軸電流Ｉδｒ、モータ１０に流れる相電流、電流ベクトルのα軸成分であるα軸電流Ｉα、電流ベクトルのβ軸成分であるβ軸電流Ｉβ、又は電流振幅Ｉａｍｐが判定用パラメータとして用いられてもよい。これらパラメータは、正常時においては、振幅外乱値ＶＺの重畳に伴って増加する。一方、これらパラメータは、脱調時においては、振幅外乱値ＶＺの重畳に伴って増加するとともに、その増加量は正常時における増加量よりも大きくなる。このため、判定部４０は、上記第５実施形態で説明した判定手法と同様の手法により脱調判定処理を行えばよい。なお、Ｍ軸電流ＩＭｒは、規定角λと、γ，δ軸電流Ｉγｒ，Ｉδｒと基づいて算出されればよい。

・上記第３実施形態では、脱調判定用のパラメータとしてＹ軸電流ＩＹｒが用いられたがこれに限らない。例えば、図２４（ａ）〜（ｅ）に示すように、Ｍ軸電流ＩＭｒ、δ軸電流Ｉδｒ、モータ１０に流れる相電流、α軸電流Ｉα、β軸電流Ｉβ、又は電流振幅Ｉａｍｐが判定用パラメータとして用いられてもよい。これらパラメータは、正常時においては、位相外乱値θＺの重畳に伴って増加する。一方、これらパラメータは、脱調時においては、位相外乱値θＺが重畳された場合であっても値が変化しない。このため、判定部４０は、上記第３実施形態で説明した判定手法と同様の手法により脱調判定処理を行えばよい。

・上記第４実施形態では、脱調判定用のパラメータとしてＹ軸電流ＩＹｒが用いられたがこれに限らない。例えば、図２５（ａ）〜（ｅ）に示すように、Ｍ軸電流ＩＭｒ、δ軸電流Ｉδｒ、モータ１０に流れる相電流、α軸電流Ｉα、β軸電流Ｉβ、又は電流振幅Ｉａｍｐが判定用パラメータとして用いられてもよい。これらパラメータは、正常時においては、γ軸指令外乱値ＩγＺの重畳に伴って増加する。一方、これらパラメータは、脱調時においては、γ軸指令外乱値ＩγＺの重畳に伴って増加するとともに、その増加量は正常時における増加量よりも大きくなる。このため、判定部４０は、上記第５実施形態で説明した判定手法と同様の手法により脱調判定処理を行えばよい。

・上記第５実施形態では、脱調判定用のパラメータとしてγ軸電流Ｉγｒが用いられたがこれに限らない。例えば、図２６（ａ）〜（ｅ）に示すように、Ｍ軸電流ＩＭｒ、δ軸電流Ｉδｒ、モータ１０に流れる相電流、α軸電流Ｉα、β軸電流Ｉβ、又は電流振幅Ｉａｍｐが判定用パラメータとして用いられてもよい。これらパラメータは、正常時においては、Ｙ軸指令外乱値ＩＹＺの重畳に伴って増加する。一方、これらパラメータは、脱調時においては、Ｙ軸指令外乱値ＩＹＺの重畳に伴って増加するとともに、その増加量は正常時における増加量よりも大きくなる。このため、判定部４０は、上記第５実施形態で説明した判定手法と同様の手法により脱調判定処理を行えばよい。

・上記第５実施形態では、外乱重畳対象がＹ軸指令電流ＩＹ＊とされたがこれに限らない。例えば、上記第１実施形態の図２に示したように、外乱重畳対象が補正振幅指令値Ｖｍとされていてもよい。この場合、図２６（ｆ）〜（ｋ）に示すように、脱調判定用のパラメータとして、γ軸電流Ｉγｒ、Ｍ軸電流ＩＭｒ、δ軸電流Ｉδｒ、モータ１０に流れる相電流、α軸電流Ｉα、β軸電流Ｉβ、又は電流振幅Ｉａｍｐが用いられてもよい。これらパラメータは、正常時においては、振幅外乱値ＶＺの重畳に伴って増加する。一方、これらパラメータは、脱調時においては、振幅外乱値ＶＺの重畳に伴って増加するとともに、その増加量は正常時における増加量よりも大きくなる。このため、判定部４０は、上記第５実施形態で説明した判定手法と同様の手法により脱調判定処理を行えばよい。

また上記第５実施形態において、外乱重畳対象が、上記第３実施形態の図１０に示したように電気角θｖとされていてもよい。この場合、図２６（ｌ）〜（ｑ）に示すように、脱調判定用のパラメータとして、γ軸電流Ｉγｒ、Ｍ軸電流ＩＭｒ、δ軸電流Ｉδｒ、モータ１０に流れる相電流、α軸電流Ｉα、β軸電流Ｉβ、又は電流振幅Ｉａｍｐが用いられてもよい。これらパラメータは、正常時においては、位相外乱値θＺの重畳に伴って増加する。一方、これらパラメータは、脱調時においては、位相外乱値θＺが重畳されたとしても値が変化しない。このため、判定部４０は、上記第３実施形態で説明した判定手法と同様の手法により脱調判定処理を行えばよい。

・上記第６実施形態では、脱調判定用のパラメータとしてＹ軸電流ＩＹｒが用いられたがこれに限らない。例えば、図２７（ａ）〜（ｆ）に示すように、Ｍ軸電流ＩＭｒ、γ軸電流Ｉγｒ、δ軸電流Ｉδｒ、モータ１０に流れる相電流、α軸電流Ｉα、β軸電流Ｉβ、又は電流振幅Ｉａｍｐが判定用パラメータとして用いられてもよい。これらパラメータは、正常時においては、角度指令外乱値θａＺの重畳に伴って増加する。一方、これらパラメータは、脱調時においては、角度指令外乱値θａＺの重畳に伴って増加するとともに、その増加量は正常時における増加量よりも大きくなる。このため、判定部４０は、上記第５実施形態で説明した判定手法と同様の手法により脱調判定処理を行えばよい。

・上記第６実施形態では、外乱重畳対象が力率角の指令値θａ＊とされたがこれに限らない。例えば、上記第１実施形態の図２に示したように、外乱重畳対象が補正振幅指令値Ｖｍとされていてもよい。この場合、例えば、図２７（ｇ）に示すように、脱調判定用のパラメータとしてＹ軸電流ＩＹｒが用いられてもよい。また例えば、図２７（ｈ）〜（ｍ）に示すように、脱調判定用のパラメータとして、Ｍ軸電流ＩＭｒ、γ軸電流Ｉγｒ、δ軸電流Ｉδｒ、モータ１０に流れる相電流、α軸電流Ｉα、β軸電流Ｉβ、又は電流振幅Ｉａｍｐが用いられてもよい。この場合、判定部４０は、上記第５実施形態で説明した判定手法と同様の手法により脱調判定処理を行えばよい。

また上記第６実施形態において、外乱重畳対象が、上記第３実施形態の図１０に示したように電気角θｖとされていてもよい。この場合、図２７（ｎ）〜（ｔ）に示すように、脱調判定用のパラメータとして、Ｙ軸電流ＩＹｒ、Ｍ軸電流ＩＭｒ、γ軸電流Ｉγｒ、δ軸電流Ｉδｒ、モータ１０に流れる相電流、α軸電流Ｉα、β軸電流Ｉβ、又は電流振幅Ｉａｍｐが用いられてもよい。また、この場合、判定部４０は、上記第３実施形態で説明した判定手法と同様の手法により脱調判定処理を行えばよい。

・上記第１実施形態において、ＭＯＤＥ０とされている場合において算出された複数のＹ軸電流ＩＹｒの平均値がＹ軸初期値ＩＹｂとして保持されてもよい。

・上記第１実施形態の図６において、ＭＯＤＥ１を無くし、振幅外乱値ＶＺを０から最大値Ｖｍａｘへとステップ状に変化させてもよい。なお、上記第１実施形態以外の実施形態における外乱も、ステップ状に変化させてもよい。

・図７に示したステップＳ１４の処理を、Ｙ軸電流変化量ΔＩＹがＹ軸閾値ΔＹｔｈ以上であるか否かを判定する処理に置き換えてもよい。また、図９に示したステップＳ２１の処理を、Ｙ軸電流ＩＹｒが電流閾値ＩＹｔｈ以上であるか否かを判定する処理に置き換えてもよい。

・上記第１実施形態において、脱調判定に用いられるパラメータとして、Ｙ軸電流ＩＹｒにハイパスフィルタ処理等の高周波抽出処理が施された値が用いられてもよい。

・上記第１実施形態の図７に示したＹ軸閾値ΔＹｔｈ、又は上記第２実施形態の図９に示した電流閾値ＩＹｔｈが、モータ１０の回転速度以外の動作状態に基づいて可変設定されてもよい。ここで、回転速度以外の動作状態としては、例えば、モータ１０のトルク、モータ１０の温度が挙げられる。

・上記第７実施形態の図１９のステップＳ３０における４つの条件を、モータ１０の回転速度の変化量ΔＮｍが所定速度変化量ΔＮｔｈ以上であるとの条件、モータ１０の回転速度Ｎｍｒが所定速度Ｎｍｔｈ以上であるとの条件、モータ１０に流れる電流変化量ΔＩｍが所定電流変化量ΔＩｔｈ以上であるとの条件、及びモータ１０のトルク変化量ΔＴｒが所定トルク変化量ΔＴｔｈ以上であるとの条件のうち、一部であってかつ少なくとも１つの条件に減らしてもよい。なお、上記第８実施形態の図２０のステップＳ４０についても同様である。

・上記第１実施形態の図２に示す構成において、速度補正部３０ｎ及び速度ゲイン乗算部３０ｍは必須ではない。また、図２に示す構成において、振幅補正部３０ｊ及び電圧ゲイン乗算部３０ｈも必須ではない。

・上記第１実施形態の図１に示す構成から電圧検出部２４を除去してもよい。この構成は、例えば、バッテリ２１の出力電圧の変化量が小さいものとして、電源電圧ＶＩＮＶが固定値に設定される場合に採用される構成である。

・モータの制御量は、回転速度に限らず、例えばトルクであってもよい。

・モータとしては、３相のものに限らず、３相以外のものであってもよい。また、モータとしては、電動ファン等の補機用モータに限らず、例えば、電気自動車やハイブリッド車に搭載される車載主機としてのモータであってもよい。

１０…モータ、２０…インバータ、３０…制御装置。

Claims (10)

1. 同期モータ（１０）と、前記同期モータに電気的に接続された電力変換回路（２０）と、を備えるシステムに適用され、
   前記同期モータの制御量をその指令値に制御する制御系の状態量として、前記制御量を前記指令値に制御するための操作量であって前記同期モータに印加される電圧ベクトルの大きさである電圧振幅を算出する状態量算出部（３０ｂ）と、
   前記状態量算出部により算出された前記状態量に基づいて、前記電力変換回路を操作する操作部（３０ｑ，３０ｒ）と、
   前記状態量算出部により算出された前記状態量を変化させる変化部（３０ｋ，４１；３０ｅ，４３；３１ｃ，４５）と、を備え、
   前記電圧ベクトルの方向に延びる座標軸がδ軸として定義され、δ軸と直交する方向に延びる座標軸がγ軸として定義され、前記同期モータの電気角速度に依存する規定角（λ）だけδ軸からずれた座標軸がＹ軸として定義されており、
   前記同期モータに流れる電流のＹ軸成分（ＩＹｒ）を判定用パラメータとする場合、前記変化部により前記状態量を変化させる前における前記判定用パラメータと、前記変化部により前記状態量を変化させた後の前記判定用パラメータとの差（ΔＩＹ）が閾値（ΔＹｔｈ）以上であると判定した場合、前記同期モータに脱調が生じていると判定する判定部（４０）を備える同期モータの制御装置。
2. 前記判定部は、前記変化部により前記状態量を変化させる前における前記判定用パラメータと、前記変化部により前記状態量を変化させた後の前記判定用パラメータとの差が前記閾値以上になっている状態が所定時間継続されたと判定した場合、前記脱調が生じていると判定する請求項１に記載の同期モータの制御装置。
3. 同期モータ（１０）と、前記同期モータに電気的に接続された電力変換回路（２０）と、を備えるシステムに適用され、
   前記同期モータの制御量をその指令値に制御する制御系の状態量として、前記制御量を前記指令値に制御するための操作量であって前記同期モータに印加される電圧ベクトルの位相である電圧位相、又は前記電圧位相の相関値を算出する状態量算出部（３０ｐ）と、
   前記状態量算出部により算出された前記状態量に基づいて、前記電力変換回路を操作する操作部（３０ｑ，３０ｒ）と、
   前記状態量算出部により算出された前記状態量を変化させる変化部（３０ｔ，４２）と、
   前記同期モータに流れる電流ベクトルの大きさである電流振幅、前記同期モータに流れる相電流、前記同期モータに流れる回転座標系における電流、又は前記同期モータに流れる固定座標系における電流を判定用パラメータとする場合、前記変化部により前記状態量を変化させた場合における前記判定用パラメータの変化量が閾値未満であると判定した場合、前記同期モータに脱調が生じていると判定する判定部（４０）と、を備える同期モータの制御装置。
4. 前記電圧ベクトルの方向に延びる座標軸がδ軸として定義され、δ軸と直交する方向に延びる座標軸がγ軸として定義され、前記同期モータの電気角速度に依存する規定角（λ）だけδ軸からずれた座標軸がＹ軸として定義され、Ｙ軸と直交する方向に延びる座標軸がＭ軸として定義されており、
   前記判定部は、前記判定用パラメータとして前記回転座標系における電流を用い、
   前記回転座標系における電流は、前記同期モータに流れる電流のＹ軸成分、前記同期モータに流れる電流のＭ軸成分、前記同期モータに流れる電流のγ軸成分、又は前記同期モータに流れる電流のδ軸成分である請求項３に記載の同期モータの制御装置。
5. 前記変化部は、前記状態量をステップ状又は徐々に変化させる請求項１〜４のいずれか１項に記載の同期モータの制御装置。
6. 前記判定部は、前記同期モータの動作状態に基づいて、前記閾値を可変設定する請求項１〜５のいずれか１項に記載の同期モータの制御装置。
7. 前記判定部は、前記同期モータの回転速度の変化量が所定速度変化量以上であるとの条件、前記回転速度が所定速度以上であるとの条件、前記同期モータに流れる電流の変化量が所定電流変化量以上であるとの条件、及び前記同期モータのトルクの変化量が所定トルク変化量以上であるとの条件のうち少なくとも１つの条件が成立していることを条件として、前記脱調が生じているとの判定結果を無効化する請求項１〜６のいずれか１項に記載の同期モータの制御装置。
8. 前記判定部は、前記同期モータの回転速度の変化量が所定速度変化量以上であるとの条件、前記回転速度が所定速度以上であるとの条件、前記同期モータに流れる電流の変化量が所定電流変化量以上であるとの条件、及び前記同期モータのトルクの変化量が所定トルク変化量以上であるとの条件のうち少なくとも１つの条件が成立していることを条件として、前記脱調が生じているか否かの判定を禁止する請求項１〜６のいずれか１項に記載の同期モータの制御装置。
9. 同期モータ（１０）と、前記同期モータに電気的に接続された電力変換回路（２０）と、を備えるシステムに適用され、
   前記同期モータの制御量をその指令値に制御する制御系の状態量として、前記制御量を前記指令値に制御するための操作量であって前記同期モータに印加される電圧ベクトルの大きさである電圧振幅を算出する状態量算出部（３０ｂ）と、
   前記状態量算出部により算出された前記状態量に基づいて、前記電力変換回路を操作する操作部（３０ｑ，３０ｒ）と、
   前記状態量算出部により算出された前記状態量を変化させる変化部（３０ｋ，４１）と、
   前記変化部により前記状態量を変化させた場合における前記同期モータに流れる電流に基づいて、前記同期モータに脱調が生じているか否かを判定する第２判定部（４０）と、
   前記第２判定部による前記脱調の判定に先立ち、前記電圧振幅が判定閾値以下の場合に前記脱調が生じている旨判定する第１判定部（Ｓ５０，Ｓ５１）と、
   前記第１判定部により前記脱調が生じていると判定された後、前記第２判定部により前記脱調が生じていないと判定された場合、前記判定閾値を低下させる閾値低下部（Ｓ５３）と、を備える同期モータの制御装置。
10. 同期モータ（１０）と、前記同期モータに電気的に接続された電力変換回路（２０）と、を備えるシステムに適用され、
    前記同期モータの制御量をその指令値に制御する制御系の状態量として、前記制御量を前記指令値に制御するための操作量であって前記同期モータに印加される電圧ベクトルの位相である電圧位相、又は前記電圧位相の相関値を算出する状態量算出部（３０ｐ）と、
    前記状態量算出部により算出された前記状態量に基づいて、前記電力変換回路を操作する操作部（３０ｑ，３０ｒ）と、
    前記状態量算出部により算出された前記状態量を変化させる変化部（３０ｔ，４２）と、
    前記変化部により前記状態量を変化させた場合における前記同期モータに流れる電流に基づいて、前記同期モータに脱調が生じているか否かを判定する第２判定部（４０）と、
    前記第２判定部による前記脱調の判定に先立ち、前記電圧ベクトルの大きさである電圧振幅が判定閾値以下の場合に前記脱調が生じている旨判定する第１判定部（Ｓ５０，Ｓ５１）と、
    前記第１判定部により前記脱調が生じていると判定された後、前記第２判定部により前記脱調が生じていないと判定された場合、前記判定閾値を低下させる閾値低下部（Ｓ５３）と、を備える同期モータの制御装置。

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