JPH1141998A - 同期電動機のベクトル制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、同期電動機の制御方法であって、
指令トルク値に従って所要トルクの発生を可能とすると
共にエネルギーの変換効率の向上を図った、指令電流値
を実時間で生成するベクトル制御法を提供する。 【解決手段】 指令トルク値に従って、ｄ軸電流、ｑ軸
電流を制御するための各々の指令電流値を共に更新生成
できるような指令変換器１０を用意し、１０を、例えば
指令電流を効率的に生成するための中間指令生成器１０
ａと各々の指令電流を簡単かつ最終的に生成する生成器
１０ｂ，１０ｃとで構成し、実時間性と実際性に富む処
理法を３つの生成器に実装し、課題を解決している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同期電動機の制御
方法であって、サーボへの応用が可能なベクトル制御方
法に関するものである。特に、指令トルク値あるいはこ
れに準ずるトルク目標値のダイナミックな変化に従った
所要トルクの発生を可能とすると共に、銅損に代表され
る損失を最小とするような、あるいは力率を最大にする
ようなエネルギーの変換効率の向上を図った、指令電流
値を実時間で生成するベクトル制御法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術】同期電動機をサーボモータとして利用する
場合、電機子電流の制御が不可欠であり、従来よりこの
ための制御法としてベクトル制御法が知られている。ベ
クトル制御法は、互いに直交するｄ軸とｑ軸で構成され
る回転ｄｑ座標系上で、電機子電流をｄ軸成分とｑ軸成
分に分割し制御する電流制御工程を有する。このときの
ｄｑ座標系としては、回転子磁束あるいは電機子鎖交磁
束など、電動機内部の特定の磁束に位相差ゼロで同期し
た回転座標系が採用される。通常は、回転子磁束と同一
方向をｄ軸に選定しこれと直交する軸をｑ軸に選定する
前者の回転座標系を採用する場合が多い。

【０００３】図８は、回転子磁束に着目したベクトル制
御方法を装置化し、同期電動機に装着した場合の代表例
を概略的にブロック図で示したものである。１は同期電
動機を、２は回転子の位置検出器を、３は電力変換器
を、４は電流検出器を、５ａ、５ｂは夫々３相２相変換
器、２相３相変換器を、６ａ、６ｂは共にベクトル回転
器を、７は電流制御器を、８は正弦信号発生器を、９は
指令変換器を示している。図８では、５ａ、５ｂから９
までの諸機器がベクトル制御装置を構成している。

【０００４】特に、９の機器は指令トルク値をｑ軸指令
電流値に線形変換し、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ、７、
８、の４種の機器は電機子電流を回転ｄｑ座標系上でｄ
軸成分とｑ軸成分に分割し各々をｄ軸及びｑ軸の指令電
流値に追随するように制御し、ひいてはこれら総合で所
要のトルク発生を達成すべく、電流を制御する工程を実
行する手段を構成している。

【０００５】電流検出器４で検出された３相電流は、３
相２相変換器５ａで固定ａｂ座標系上の２相電流に変換
された後、ベクトル回転器６ａでｄｑ座標系の２相電流
ｉｄ，ｉｑに変換され、電流制御器７へ送られる。電流
制御器７は、変換電流ｉｄ，ｉｑが、各々の指令電流値
ｉｄ＊，ｉｑ＊に追随すべくｄｑ座標系上の指令電圧ｖ
ｄ＊，ｖｑ＊を生成しベクトル回転器６ｂへ送る。この
ときの指令電流値は、ｄ軸指令値に関しては外部から直
接与え、ｑ軸指令値関してはトルク指令値τ＊を指令変
換器９を通じて線形的に変換したものが使用される。６
ｂでは、この２相信号を固定ａｂ座標系の２相指令電圧
に変換し、２相３相変換器５ｂへ送る。５ｂでは、２相
信号を３相指令電圧に変換し、電力変換器３への指令値
として出力する。電力変換器３は、指令に応じた電力を
発生し、同期電動機１へ印加しこれを駆動する。正弦信
号発生器８は、回転ｄｑ座標系の位相決定の手段を構成
しており、回転子の位置検出器２から磁極位置情報が送
られると、この信号を用いて複数の正弦信号（ｃｏｓ、
ｓｉｎ信号）を生成し、回転ｄｑ座標系の位相情報とし
て、ベクトル回転器６ａ，６ｂへ向け出力している。な
お、同図では、簡明のため、複数の正弦信号を１つの位
相ベクトルとして捕らえ、１本の太線で表現している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】同図が明確に示すよう
に、ベクトル制御方法の中心を構成する電流制御工程
は、電機子電流をｄ、ｑ軸成分ｉｄ，ｉｑに分割しこれ
を各々の指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊に正確に追随する電流フ
ィードバック系の構成と、指令トルク値に応じた指令電
流値の生成にある。電動機の主要な性能の１つはトルク
発生性能にあり、優れたトルク発生性能を達成するに
は、安定した電流フィードバック系の構成と同時に、指
令トルク値に見合った適切な指令電流値を生成しこの電
流フィードバック系に印加するようにしなければならな
い。如何に優れた電流フィードバック系を構成しようと
も、指令電流値が不適切あれば所要のトルク発生を期待
することはできない。従来のベクトル制御法において
は、指令電流値ｉｄ＊，ｉｑ＊としては、ｄ軸指令電流
値ｉｄ＊は指令トルク値の如何にかかわらず一定値に固
定し、ｑ軸指令電流値のみを指令トルク値に対し、例え
ば図８示したようにトルク係数Ｋｔの逆数を乗じ、線形
的変化させるのが一般的であった。

【０００７】電動機はトルク発生機であると同時に電気
エネルギーの機械エネルギーの変換機であることを考え
るならば、電動機のエネルギー変換効率は、電動機の主
要な性能であることは明白である。エネルギー問題、地
球環境問題が重要視されている今日は、この性能の重要
性は増しつつある。エネルギー変換効率向上の課題は、
電動機制御の観点からは、所要のトルク発生を達成しな
がら力率の最大化を図るような電流制御を如何に実施す
るか、あるいは、所要のトルク発生を遂行しながら銅損
などの損失を最小に抑えるような電流制御を如何に実施
するかと言う技術課題に置き換えることができる。この
ような所要のトルク発生を達成しながら効率の向上を図
るという電流制御は、突極形同期電動機において特に複
雑であり、実用的な成果は得られていない。１例として
最新の技術状況を紹介すると、文献（大沢、野村、逆突
極ＰＭモータの機器利用効率の向上、平成９年電気学会
全国大会講演論文集４、３４８−３４９）では力率向上
の検討がなされている。しかし、所要のトルクを発生達
成しつつ力率の向上を図ると言った実際的な着想・検討
は一切なされてなく、当然ことながらこのための何らの
成果も示されていない。上記の説明より明白なように、
指令トルク値に応じて所要のトルク発生を達成しながら
効率の向上を図るには如何なる指令電流値を生成すれば
よいのかと言った技術課題の解決が重要である。しか
し、これは未解決の状態で残置されている。

【０００８】本発明は、以上の背景のもとになされたも
のであり、その目的は、ダイナミックな変化を伴う指令
トルク値に対応したトルク発生を達成し得る、かつ電気
エネルギーの機械エネルギーへの変換効率を向上するよ
うな指令電流値を生成し、しかもこの生成を実時間で達
成するような実際的で高度な電流制御を可能とするベク
トル制御方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、互いに直交するｄ軸とｑ軸で構
成される回転ｄｑ座標系上で、電機子電流をｄ軸成分と
ｑ軸成分に分割し制御する電流制御工程を有する同期電
動機のベクトル制御方法であって、該電流制御工程にお
いて、ｄ軸電流、ｑ軸電流を制御するための各々の指令
電流値を、指令トルク値あるいはこれに準ずるトルク目
標値に従って、共に更新生成することを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１記載の同期電
動機のベクトル制御方法であって、該指令トルク値ある
いはこれに準ずるトルク目標値に従って、指令電流値に
直接的に関係した中間指令値を生成して、該中間指令値
を用いて共に更新生成されるべき該ｄ、ｑ軸指令電流値
の少なくとも１つを生成するようにしたことを特徴とす
る。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１記載の同期電
動機のベクトル制御方法であって、指令トルク値あるい
はこれに準ずるトルク目標値を参照入力として指令値関
数表を参照し、この参照出力を少なくとも利用して、該
ｄ、ｑ軸指令電流値を共に更新生成するようにしたこと
を特徴とする。

【００１２】請求項４の発明は、請求項３記載の同期電
動機のベクトル制御方法であって、該指令値関数表おい
て、指令トルク値あるいはこれに準ずるトルク目標値の
参照入力に対応する参照出力として、ｄ軸指令電流値、
ｑ軸指令電流値、指令電流値に直接的に関係した中間指
令値の少なくとも１つを選定することを特徴とするもの
である。

【００１３】請求項５の発明は、請求項３及び請求項４
記載の同期電動機のベクトル制御方法であって、該指令
値関数表を、該指令値関数表の参照入力と参照出力とを
各々入力変数と出力変数とする関数で、部分的あるいは
全体的に、近似実現したことを特徴とするものである。

【００１４】つぎに本発明の作用について説明する。請
求項１の本発明によれば、指令トルク値あるいはこれに
準ずるトルク目標値に応じて、ｑ軸指令電流値のみなら
ずｄ軸指令電流値も共にしかも自由自在に更新生成でき
るようになる（以下、簡単のため、指令トルク値あるい
はこれに準ずるトルク目標値を、指令トルク値等と呼
ぶ）。このｄ軸指令電流値とｑ軸指令電流値の生成にお
ける同時性と自由自在性により、所要のトルク発生を達
成しながら異なった評価基準でのエネルギー変換の高効
率化を達成し得る種々のルールに従い得るｄ軸指令電流
値とｑ軸指令電流値とを相互に関連づけた形で生成でき
るようになると言う作用が得られる。

【００１５】請求項２の本発明によれば、請求項１のベ
クトル制御方法であって、指令トルク値等に従って、先
ず指令電流値に直接的に関係した中間指令値を生成する
ことができるようになる。これにより、指令トルク値等
に従ってｄ軸指令電流値、ｑ軸指令電流値を生成する工
程で生ずる両者に共通の複雑な演算処理を、中間指令値
の生成に含ませることができるようになる。しかも、本
発明によれば、ｄ軸指令電流値、ｑ軸指令電流値の両指
令値は中間指令値に直接的に関係しているので、これよ
り容易に生成できるようになる。また、ｄ軸指令電流
値、ｑ軸指令電流値は互いに簡単な関係で関連している
ので、一方を中間指令値より生成すれば、残りの他方は
先に生成された指令値より容易に生成できる。以上の説
明より明白なように、請求項２の本発明によれば、指令
トルク値等から最終的な２つの指令電流値の生成に要求
される複雑な演算処理量を、実質的に半減することがで
きると言う作用が得られる。

【００１６】請求項３の本発明によれば、請求項１のベ
クトル制御方法であって、ｄ軸電流、ｑ軸電流を制御す
るための指令電流値の生成に、指令トルク値等を参照入
力とする指令値関数表が利用できるようになる。すなわ
ち、指令トルク値等から指令電流値に至る複雑な演算処
理を指令値関数表の参照入力と参照出力の関係として関
数表化することができるようなる。これにより、上記の
複雑な演算を参照入力による指令値関数表の単なる参照
により実質的にかつ高速に行うことがきるようになる。
このように、請求項３の本発明によれば、指令トルク値
等からｄ軸指令電流値、ｑ軸指令電流値の生成の実時間
性を向上させると言う作用が得られる。

【００１７】請求項４の本発明によれば、請求項３のベ
クトル制御方法であって、該指令値関数表おいて、指令
トルク値等の参照入力に対応する参照出力として、ｄ軸
指令電流値、ｑ軸指令電流値、指令電流値に直接的に関
係した中間指令値の少なくとも１つを選定することがで
きので、少なくともこれら１つを指令電流値の生成に利
用できるようになると言う作用が得られる。ｄ軸指令電
流値、ｑ軸指令電流値指令は互いに指令トルク値等を介
して簡単な関係で関連づけられるので、いずれか１つの
指令電流値が生成されれば、他の指令電流値は容易に生
成でき、また、ｄ、ｑ軸の指令電流値と直接的に関係す
る中間指令値による場合は、さらに簡単に最終的な指令
電流値を生成できる。また、本発明によれば、関数表化
の対象を、ｄ軸指令電流値、ｑ軸指令電流値、指令電流
値に直接的に関係した中間指令値のいずれか１つに限定
することが可能であり、ひいては所要の分解能を有する
関数表の実装に伴う記憶素子の容量を必要最小限にでき
るという作用も得られる。

【００１８】請求項５の本発明によれば、請求項３及び
４のベクトル制御方法であって、該指令値関数表を、該
指令値関数表の参照入力と参照出力とを各々入力変数と
出力変数とする関数で、部分的あるいは全体的に、近似
実現できるようになる。指令値関数表を部分的あるいは
全体的に関数で近似的に実現することにより、所要の記
憶素子容量を大幅に低減することができると言う作用が
得られる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施形態を詳細に説明する。本発明のベクトル制御方法を
適用したベクトル制御装置と同期電動機の１実施形態例
の基本的構造を図１に示す。図１における電動機等の１
〜８の機器は、従来のベクトル制御方法を適用した図８
と同一である。本実施形態例は、基本的にベクトル制御
法によってトルク制御された同期電動機を用いて、最終
的に速度制御を行う様子を示したものである。このた
め、ベクトル制御法による電流制御系の外側に速度制御
系が構成されている。速度制御器１１には、外部から与
えられた指令速度ω＊と、回転子の位置検出器２からの
位置信号を速度検出器１２で差分処理して得た回転子の
速度とが入力され、ＰＩなどの処理を受けた後、これは
指令変換器１１へ向け出力される。本実施形態例では、
速度制御器の出力信号が指令トルク値等となる。１０は
本発明による指令変換器であり、本発明の中心をなすも
のである。本図に明確に示しているように、指令変換器
１０は、指令トルク値等に従って、ｄ軸電流、ｑ軸電流
を制御するための各々の指令電流値を共に更新生成する
ようになっている。これは、図８に示した従来のｑ軸指
令電流値のみを線形的な関係で生成した指令変換器９と
の大きな違いとなっている点には特に注意されたい。

【００２０】指令変換器１０の詳細な実施形態例を具体
的かつ明解に説明すべく、１例として、速度制御系に要
求されるトルク発生を達成しながら銅損を最小とする最
小電流制御を行う場合を取り上げる。図２は、指令変換
器１０の内部構成の１例を示したものである。１０ａは
中間指令生成器、１０ｂはｄ軸指令電流生成器、１０ｃ
はｑ軸指令電流生成器を示している。中間指令生成器１
０ａでは、指令トルク値等から２つの指令電流値を生成
する工程で共通かつ複雑な演算処理を一手に担って行
い、処理済みの信号を中間指令値λとして出力してい
る。ｄ軸及びｑ軸の指令電流生成器はこの中間指令値λ
に簡単な演算処理を施し、所期の各々の指令電流値ｉｄ
＊，ｉｑ＊を生成している。

【００２１】最小銅損制御では、本実施形態例で使用の
同期電動機の極対数をＮｐとすると、まず、中間指令生
成器で（１）式に示すように指令トルク値τ＊を極対数
で除して正規化した信号ｃを生成する。

【数１】 次に、（２）式の方程式を解法して得たｃに対応した中
間指令値λを決定し、中間指令生成器から出力する。

【数２】 （２）式におけるΦ，Ｌｂは、同期電動機の回転子の磁
束強度、磁路の磁気抵抗の非一様性に起因して生じたイ
ンダクタンスをそれぞれしめしている。参考までに付言
すると、非ゼロのＬｂの存在はとりもなおさず突極性の
存在を意味している。

【００２２】ｄ軸およびｑ軸指令電流生成器では、中間
指令値λを受け取ると、つぎの（３）式の関係に従い、
ｄ軸及びｑ軸の指令電流値を生成し、フィードバック電
流制御系に向け出力する。

【数３】 ここに、（３）式における左辺は、２ｘ１の指令電流ベ
クトルであり、第１、第２成分は各々ｄ軸、ｑ軸指令電
流値から構成されている。Ｊ，Ｑ（θ）、φ（θ）は、
次式に定義した２ｘ２の行列及び２ｘ１のベクトルであ
る。

【数４】

【数５】

【数６】 このときのθは、直交ｄｑ座標系の基軸であるｄ軸から
回転子磁束をみたときの角度である。

【００２３】（２）式は、指令トルク値と中間指令値の
関係を記述したものであるが、これは中間指令値λに関
して４次方程式となり、この解法の実時間遂行には高速
処理が可能な演算素子を必要とする。この種の演算素子
が利用できない場合には、（２）式に代わって、近似解
を利用して中間指令値を生成してもよいことを指摘して
おく。簡単な近似解としては、例えばつぎの（７）式が
考えられる。

【数７】

【００２４】（７）式のような近似処理を利用する場合
には、指令トルク値等から指令電流値の生成に要する演
算は相当簡略化でき、ｄ軸指令電流値とｑ軸指令電流値
に共通の中間指令値を生成する必要性は相対的に低下す
る。したがって、近似演算処理の採用する場合には、指
令トルク値等から直接的にｄ軸指令電流値とｑ軸指令電
流値を生成してよいことを指摘しておく。図３は、この
ような状態での指令変換器１０の内部構造の１例を示す
ブロック図である。同図における１０ｂはｄ軸指令電流
生成器、１０ｃはｑ軸指令電流生成器を示している。し
かし、図２の指令変換器と異なり、ｄ軸指令電流値とｑ
軸指令電流値は指令トルク値等から直接的に生成されて
いる。この生成法の詳細な手順は、上記の説明より明ら
かなように、例えば（７）式のような中間指令値λの近
似式を（３）式に用いて得られる数式で明解に示され
る。このため、これに関するこれ以上の説明は省略す
る。

【００２５】指令変換器１０としては、図２、３に示し
た以外の処理構造を採用することも可能であることを指
摘しておく。例えば、ｄ軸指令電流値そのものを中間指
令値として採用し、まず指令トルク値等からｄ軸指令電
流値を生成し、生成されたｄ軸指令電流値からｑ軸指令
電流値を生成する構造にしてもよい。図４は、指令変換
器としてこの実施形態例を採用した場合のブロック図で
ある。同図の１０ｂはｄ軸指令電流生成器を示している
が、このｄ軸指令電流生成器は図２における１０ａと１
０ｂとのブロックでの処理を集約した処理を担当してい
る。従って、このブロックでの処理法の詳細は、図２、
３の実施形態例に従えばよいことは明白であろう。この
実施例におけるｑ軸指令電流値はつぎの（８）式の方程
式を解くことにより求められる。

【数８】 （８）式の方程式は指令電流値ｉｄ＊，ｉｑ＊に関して
高々２次であり、当業者にとって明白なように、この解
法はすこぶる簡単である。

【００２６】指令変換器１０内で変換処理の構造として
は、図４の双対の構造を採用してもよいことを指摘して
おく。図５はこの双対の処理構造を示すブロック図であ
る。まず指令トルク値等からｑ軸指令電流値を生成し、
生成されたｑ軸指令電流値からｄ軸指令電流値を生成す
る処理構造を採用してもよい。同図の１０ｃはｑ軸指令
電流生成器を示しているが、このｑ軸指令電流生成器は
図２における１０ａと１０ｃとのブロックでの処理を集
約した処理を担当している。従って、このブロックでの
処理法の詳細は、図２、３の実施形態例に従えばよいこ
とは明白であろう。ｑ軸指令電流値からｄ軸指令電流値
の生成は、前記の（８）式に基づけばよい。

【００２７】以上、銅損を最小とするような最小電流制
御を取り上げて、指令変換器１０の内部で実施される処
理法を具体的構造と共に４例を示した。この指令変換器
の内部処理構造は、最小電流制御以外の電流制御におい
ても有効であることを指摘しておく。このようなものと
しては、電機子の端子での力率を１に保つ力率１制御、
力率１の解が存在しない場合に力率を最大にするような
最大力率制御などがある。例えば、最大力率を達成する
ように電流制御を行う場合には、上記の（２）、
（３）、（７）式をつぎの各式で夫々置き換えれば、指
令変換器に関するこれまでの説明はそのまま成立する。

【数９】

【数１０】

【数１１】 ここに、Ｌａは電機子のアクティブインダクタンスであ
り、またＩは２ｘ２の単位行列である。

【００２８】また、上の数種の実施形態例で採用した直
交座標系は、電流制御系の座標系と一致していればよい
ことを指摘しておく。すなわち、（１）〜（１１）式の
数式を用いて説明した本発明の内容は、任意の直交座標
系で利用できる。すなわち、本実施形態例のように回転
子の磁束に位相差なく同期した座標系を利用する場合に
も、これ以外の場合にも、例えば電機子鎖交磁束に位相
差なく同期した座標系を利用する場合にも使用できるこ
とを指摘しておく。

【００２９】以上の実施形態例は、指令トルク値等に従
ってｄ軸、ｑ軸指令電流値を、４次方程式の正確な解法
あるいはこれを１次式で近似した近似解法の実時間遂行
を通じ、得るものである。上述のように、４次方程式の
実時間での正確な解法には、高い演算処理能力を有する
演算素子を使用しなければならない。しかし、本発明の
他の方法によれば、方程式の実時間解法を回避すること
も可能であり、高性能な演算素子が利用できない場合に
も、制御目的達成に必要な所期の指令電流値を生成する
ことができる。以下にこれを実施形態例を用いて説明す
る。

【００３０】（１）〜（１１）式を用いた最小電流制
御、最大力率制御を例に取った説明で明白なように、制
御目的を達成するには、指令トルク値等に従ってｄ軸指
令電流値、ｑ軸指令電流値を一意に生成しなけらばなら
ない。実時間での複雑な演算処理を回避するには、この
生成の一意関係を事前に求め、参照入力と参照出力とし
た指令値関数表を用意し、電流制御時にこの指令値関数
表を実時間で参照するようにすればよい。参照用の指令
値関数表の最も簡単な構成は、指令トルク値等を参照入
力とし、ｄ軸指令電流値とｑ軸指令電流値の各々を参照
出力とする実質的に２個の指令値関数表を用意すること
である。この場合の指令変換器１０の構成は、図３と同
様となる。ただし、ｄ軸指令電流生成器１０ａ、ｑ軸指
令電流生成器１０ｂの内部は指令値関数表で構成されて
いる。このときの指令値関数表の参照入出力関係は、例
えば最小電流制御の場合には（１）〜（３）式の事前の
解法により得ることができる。（１）〜（３）式では、
当然τ＊が参照入力であり、ベクトルｉ＊の２つの成分
が各々の指令関数表の参照出力となる。

【００３１】指令値関数表の構成には、記憶容量に応じ
た数量の記憶素子を必要とする。この数量は、本発明に
よれば半減化を図ることができる。すなわち、本発明が
示すように指令トルク値などから指令電流値に至る複雑
な演算部分のみを関数表化するようにすればよい。この
場合の指令変換器１０の構成の１例は、図２のように示
すことができる。この場合の実施形態例における図２で
は、中間指令生成器１０ａの内部すなわち指令トルク値
等τ＊から中間指令値λの生成の関係が関数表化される
ことになる。指令値関数表の入出力関係は、例えば最小
電流制御の場合には（１）、（２）式の解法により事前
に得ることができる。（１）、（２）式では、当然τ＊
が参照入力であり中間指令値λが参照出力となる。

【００３２】指令値関数表作成の記憶素子の半減化に
は、図４または図５に示した指令変換器の構成を利用し
ても達成可能である。図４の構成例を利用する場合に
は、指令トル値等からｄ軸指令電流値生成を担うｄ軸指
令電流生成器１０ｂを関数表化すればよい。また、図５
の構成例を利用する場合には、指令トル値等からｑ軸指
令電流値生成を担うｑ軸指令電流生成器１０ｃを関数表
化すればよい。これらの指令値関数表の入出力関係は、
例えば、最小電流制御の場合には（１）〜（３）式の事
前の解法により得ることができる。

【００３３】指令値関数表の実装に当たっては、参照入
力の分解能が実際的問題となる。分解能の向上には、一
般には、記憶素子の容量の増大につながる。分解能の実
質的な向上を図りながら記憶素子の容量の増大を抑える
には、本発明が示すように、指令値関数表に保存した入
出力関係以外の入出力関係は、保存した入出力関係より
補間し生成するようにすればよい。図６は本発明に従っ
て、補間関数を併用した１実施形態例を示したものであ
り、ここでは補間関数として１次関数を利用した場合の
補間の様子を概略的に示している。同図の横軸が参照入
力を、縦軸が参照出力を示している。折点部分が指令値
関数表に保存されている入出力関係であり、直線部分が
補間した入出力関係である。

【００３４】補間に使用する補間関数としては、上記の
実施例のように１次関数に限定されるものではないこと
を指摘しておく。一般には、計算が簡単で近似が良好な
関数であれば、補間関数として利用可能である。また、
補間関数は、参照区間に応じて異なった補間関数を用い
てよいことを指摘しておく。

【００３５】図６を用いて示した上の実施形態例では、
指令値関数表に保存した参照入出力のデータ数と補間関
数の数はほぼ同数であり、また、補間関数の補間レンジ
は、保存した参照入出力のデータの前後を補う部分的な
ものである。これと異なり、本発明の他の発明部分に従
えば、指令値関数表がカバーするダイナミックレンジ全
体を１つから数個の近似関数で全体的に補間することも
可能である。全体的な補間関数の決定法としては、種々
の方法が考えられる。例えば、簡単には、参照入出力を
多項式で近似することとし、このときの係数を最小２乗
法等を用いて決定すればよい。ダイナミックレンジ全体
を１つから数個の近似関数で全体的に補間するこの場合
には、記憶素子に保存された指令値関数表は消滅し、実
装的観点からは、指令値関数表は全体的に近似関数によ
り実現されることになる。また、実質的な記憶素子の増
加は、発生しない。図７は、本発明に従い、１つの関数
で参照入力と参照出力の関係を近似した１実施形態例を
の様子を概略的に示したものである。

【００３６】指令値関数表の利用は、上の説明より理解
されるように指令値関数表を利用しない厳密な演算を実
時間で遂行する場合と同様に、最小電流制御のみならず
力率１制御、最大力率制御などに適用可能であること、
また、回転子の磁束に位相差なく同期した座標系以外の
の任意の座標系に対して適応可能であることを、指摘し
ておく。また、指令値関数表を利用しない部分での演算
は、当業者にとって明白なように全体的に演算のみで処
理を遂行する場合の実施形態例と同一であり、説明の冗
長性を回避すべく省略したことを断っておく。

【００３７】本発明の上記の種々の実施形態例は、図１
の速度制御系に関連して説明したが、当業者にとって明
白なように、本発明はトルク制御系など速度制御以外の
目的の制御系においても利用できることを指摘してお
く。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明より明白なように、本発明は
以下の効果を奏する。特に、請求項１の本発明によれ
ば、ｄ軸指令電流値とｑ軸指令電流値の生成における同
時性と自由自在性により、ｄ軸指令電流値とｑ軸指令電
流値とを相互に関連づけた形で生成できるようになると
言う作用が得られ、この作用の結果、所要のトルク発生
を達成しながらエネルギー変換の高効率化を達成し得る
種々な指令電流値を生成でき、本発明が目的した高度で
実際的な電流制御を可能とするベクトル制御方法が実現
できるようになると言う効果が得られる。

【００３９】特に、請求項２の本発明によれば、指令電
流値生成に要求される演算処理量を実質的に半減化する
ことができると言う作用が得られ、この作用の結果、本
発明が目的とした高度の電流制御における演算面での実
際性を一段と高められると言う効果が得られる。

【００４０】特に、請求項３の本発明によれば、指令ト
ルク値等からｄ軸指令電流値、ｑ軸指令電流値の生成の
実時間性を向上させると言う作用が得られ、この作用の
結果、高性能な演算素子を利用しなくとも、実時間で指
令電流値を生成できると言う効果が得られ、ひいては高
度の電流制御における演算面での実際性を劇的に向上で
きると言う効果が得られる。

【００４１】特に、請求項４の本発明によれば、指令電
流値の生成という所期の目標を達成しながら、所要の分
解能を有する指令値関数表に要する記憶素子の容量を必
要最小限にできるという作用が得られ、この作用の結
果、高度の電流制御における記憶素子面での実際性を一
段と高められると言う効果が得られる。

【００４２】特に請求項５の本発明によれば、指令値関
数表の実現に要する記憶素子の数量を大幅に低減できる
と言う作用が得られ、この作用の結果、高度の電流制御
における記憶素子面での実際性を劇的に高められると言
う効果が得られる。すなわち、実質的な記憶素子の増加
を行うことなく、高度な電流制御を実装できようになる
と言う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】１実施形態例におけるベクトル制御装置の基本
構成を示すブロック図

【図２】１実施形態例における指令変換器の概略構成を
示すブロック図

【図３】１実施形態例における指令変換器の概略構成を
示すブロック図

【図４】１実施形態例における指令変換器の概略構成を
示すブロック図

【図５】１実施形態例における指令変換器の概略構成を
示すブロック図

【図６】１実施形態例における指令値関数表の保存デー
タと補間関数との概略関係を示す図

【図７】１実施形態例における単一補間関数の概略的様
子を示す図

【図８】従来のベクトル制御装置の概略構成を示すブロ
ック図

【符号の説明】

１ 同期電動機 ２ 位置検出器 ３ 電力変換器 ４ 電流検出器 ５ａ ３相２相変換器 ５ｂ ２相３相変換器 ６ａ ベクトル回転器 ６ｂ ベクトル回転器 ７ 電流制御器 ８ 正弦信号発生器 ９ （従来の）指令変換器 １０ （本発明の）指令変換器 １０ａ 中間指令生成器 １０ｂ ｄ軸指令電流生成器 １０ｃ ｑ軸指令電流生成器 １１ 速度制御器 １２ 速度検出器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに直交するｄ軸とｑ軸で構成される回
   転ｄｑ座標系上で、電機子電流をｄ軸成分とｑ軸成分に
   分割し制御する電流制御工程を有する同期電動機のベク
   トル制御方法であって、 該電流制御工程において、ｄ軸電流、ｑ軸電流を制御す
   るための各々の指令電流値を、指令トルク値あるいはこ
   れに準ずるトルク目標値に従って、共に更新生成するこ
   とを特徴とする同期電動機のベクトル制御方法。
2. 【請求項２】該指令トルク値あるいはこれに準ずるトル
   ク目標値に従って、指令電流値に直接的に関係した中間
   指令値を生成して、該中間指令値を用いて共に更新生成
   されるべき該ｄ、ｑ軸指令電流値の少なくとも１つを生
   成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の同期
   電動機のベクトル制御方法。
3. 【請求項３】該指令トルク値あるいはこれに準ずるトル
   ク目標値を参照入力として指令値関数表を参照し、この
   参照出力を少なくとも利用して、該ｄ、ｑ軸指令電流値
   を共に更新生成するようにしたことを特徴とする請求項
   １記載の同期電動機のベクトル制御方法。
4. 【請求項４】該指令値関数表おいて、該指令トルク値あ
   るいはこれに準ずるトルク目標値の参照入力に対応する
   参照出力として、ｄ軸指令電流値、ｑ軸指令電流値、指
   令電流値に直接的に関係した中間指令値の少なくとも１
   つを選定することを特徴とする請求項３記載の同期電動
   機のベクトル制御方法。
5. 【請求項５】該指令値関数表を、該指令値関数表の参照
   入力と参照出力とを各々入力変数と出力変数とする関数
   で、部分的あるいは全体的に、近似実現したことを特徴
   とする請求項３及び請求項４記載の同期電動機のベクト
   ル制御方法。