WO2014073031A1 - モータ制御装置及びモータ制御方法 - Google Patents

モータ制御装置及びモータ制御方法 Download PDF

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WO2014073031A1
WO2014073031A1 PCT/JP2012/078690 JP2012078690W WO2014073031A1 WO 2014073031 A1 WO2014073031 A1 WO 2014073031A1 JP 2012078690 W JP2012078690 W JP 2012078690W WO 2014073031 A1 WO2014073031 A1 WO 2014073031A1
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axis
value
axis current
motor
current value
Prior art date
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PCT/JP2012/078690
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Inventor
小林 正規
加藤 正浩
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パイオニア株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/183Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using an injected high frequency signal
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/06Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/18Estimation of position or speed

Definitions

  • the present invention relates to a motor control device, a motor control method, a motor control program, and a recording medium on which the motor control program is recorded.
  • PM motor permanent magnet synchronous motor
  • I d and I q vector control of two types of currents, that is, a d-axis current I d and a q-axis current I q is generally performed.
  • a current control system is configured using circuit parameter values of the PM motor such as d-axis inductance, q-axis inductance, and resistance value of the PM motor.
  • circuit parameter values of the PM motor such as d-axis inductance, q-axis inductance, and resistance value of the PM motor.
  • circuit parameter values vary with time, the amount of current flowing through the PM motor, and the operating temperature of the PM motor.
  • a corrected current command value is generated by superimposing a high-frequency sine wave component on at least the d-axis current command value. Subsequently, the d-axis inductance and the q-axis inductance of the PM motor are measured based on the detection results of the d-axis and q-axis currents that have flowed through the PM motor in response to the correction current command value. Based on the measurement result, current control of the PM motor is performed.
  • Patent Document 2 a high-frequency square wave component is superimposed on the d-axis or q-axis current command value.
  • the output value of the current control is calculated so that the d-axis or q-axis current command value on which the square wave is superimposed matches the detected values of the d-axis and q-axis currents flowing through the PM motor.
  • the d-axis and q-axis inductances of the PM motor are measured. Then, based on the measured d-axis and q-axis inductance, current control of the PM motor is performed.
  • the d-axis current, the q-axis current, and the rotational angular velocity are set in each of a plurality of specific conditions.
  • An axis voltage and a q-axis voltage are detected.
  • the d-axis inductance, q-axis inductance, resistance value, and linkage flux of the PM motor are measured. Based on the measurement result, current control of the PM motor is performed.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a new motor control device and a motor control method capable of accurately and easily measuring circuit parameters of a PM motor.
  • the present invention provides a motor control device that controls the d-axis current and the q-axis current of a three-phase permanent magnet synchronous motor that performs vector control by controlling the d-axis voltage and the q-axis voltage.
  • the change waveform of the d-axis current value of the three-phase permanent magnet synchronous motor is controlled to be a rectangular wave while the three-phase permanent magnet synchronous motor is rotating, and two current states are sequentially generated.
  • An acquisition unit that acquires a rotation speed, a d-axis current value and a q-axis current value, and d-axis control voltage information and q-axis control voltage information of the three-phase permanent magnet synchronous motor; based on an acquisition result by the acquisition unit And a circuit parameter calculation unit for calculating circuit parameters of the three-phase permanent magnet synchronous motor.
  • the present invention provides a motor control device that controls the d-axis current and the q-axis current of a three-phase permanent magnet synchronous motor that performs vector control by controlling the d-axis voltage and the q-axis voltage.
  • the change waveform of the d-axis current value of the three-phase permanent magnet synchronous motor is controlled in a rectangular waveform while the three-phase permanent magnet synchronous motor is rotating, and two current states are
  • a circuit parameter calculation step of calculating a circuit parameter of the three-phase permanent magnet synchronous motor based on an acquisition result in the step.
  • the present invention is a motor control program that causes a calculation unit to execute the motor control method of the present invention.
  • the present invention is a recording medium in which the motor control program of the present invention is recorded so as to be readable by a calculation unit.
  • FIG. 9 It is a figure for demonstrating the waveform processing in the case of the period measurement by the rectangular wave processing part in FIG. It is a flowchart for demonstrating the process by the circuit parameter measurement process part in 2nd Embodiment. 10 is a flowchart for explaining a circuit parameter calculation process of FIG. 9. It is a block diagram which shows the structure of the circuit parameter measurement process part in the motor control apparatus which concerns on 3rd Embodiment. It is a block diagram which shows the schematic structure of the motor control apparatus which concerns on 4th Embodiment. It is a block diagram which shows the structure of the circuit parameter measurement process part in FIG. It is a block diagram which shows the structure of the circuit parameter measurement process part in the motor control apparatus which concerns on 5th Embodiment.
  • the motor control device 100 ⁇ / b> A supplies a drive current to the PM motor 310.
  • the motor control device 100 ⁇ / b> A receives the value of the current flowing through the PM motor 310 detected by the current detector 320 and the rotational position of the PM motor 310 detected by the rotational position detector 330.
  • the PM motor 310 is a three-phase permanent magnet synchronous motor. This PM motor 310 is driven by a three-phase current of a U-phase current, a V-phase current, and a W-phase current.
  • the current detector 320 detects a two-phase current among a U-phase current, a V-phase current, and a W-phase current that are three-phase currents supplied from the motor control device 100A to the PM motor 310.
  • the U-phase current and the V-phase current are detected, and the U-phase current value I U and the V-phase current value I V as detection results are sent to the motor control device 100A.
  • the current value sent to the motor control device 100A is a combination of other two-phase current detection results (that is, a combination of the V-phase current value I V and the W-phase current value I W , or the U-phase current value I U. And a combination of the W-phase current value I W ).
  • Rotational position detector 330 includes a resolver or a rotary encoder. The rotational position detector 330 detects the rotational position ⁇ of the PM motor 310. The rotational position ⁇ thus detected is sent to the motor control device 100A.
  • the motor control device 100A includes a current command value generation unit 110 and a circuit parameter measurement processing unit 120A. Further, the motor control device 100A includes a pulse width modulation (PWM) unit 130 and an inverter unit 140.
  • PWM pulse width modulation
  • the current command value generation unit 110 generates a q-axis current command value I qD and a d-axis current command value I dD so as to generate a desired motor torque value T mD .
  • the q-axis current command value I qD and the d-axis current command value I dD generated in this way are sent to the circuit parameter measurement processing unit 120A.
  • the current command value generation unit 110 sends a measurement start command to the circuit parameter measurement processing unit 120A.
  • the measurement start command is issued periodically during a predetermined period from the start of rotation of the PM motor 310 and during motor rotation.
  • the current command value generation unit 110 receives the measurement result of the circuit parameters of the PM motor 310 sent from the circuit parameter measurement processing unit 120A. Then, the current command value generation unit 110 generates a q-axis current command value I qD and a d-axis current command value I dD for generating a desired motor torque value T mD with reference to the measurement result.
  • the measurement results of the circuit parameters, q-axis inductance L q of the PM motor 310 includes a d-axis inductance L d, the resistance value R and the back electromotive force coefficient K E.
  • the circuit parameter measurement processing unit 120A receives the q-axis current command value I qD and the d-axis current command value I dD sent from the current command value generation unit 110 and the measurement start command.
  • the circuit parameter measurement processing unit 120A receives the U-phase current value I U and the V-phase current value I V sent from the current detector 320. Furthermore, the circuit parameter measurement processing unit 120A receives the rotational position ⁇ sent from the rotational position detector 330.
  • the circuit parameter measurement processing unit 120A In the normal mode, the circuit parameter measurement processing unit 120A generates a desired motor torque value T mD based on the q-axis current command value I qD and the d-axis current command value I dD without performing circuit parameter measurement processing. To generate a three-phase control voltage of a U-phase control voltage, a V-phase control voltage, and a W-phase control voltage. The three-phase control voltage generated in this way is sent to the PWM unit 130.
  • the circuit parameter measurement processing unit 120A upon receiving a measurement start command, starts a measurement mode operation, and performs a circuit parameter measurement process while generating a three-phase control voltage. When the circuit parameter measurement process ends, the circuit parameter measurement processing unit 120A ends the measurement mode and restarts the normal mode operation.
  • circuit parameter measurement processing unit 120A The details of the configuration of the circuit parameter measurement processing unit 120A will be described later.
  • the PWM unit 130 receives the three-phase control voltage sent from the circuit parameter measurement processing unit 120A. Then, the PWM unit 130 performs pulse width modulation on the three-phase control voltage to generate a three-phase PWM signal. The three-phase PWM signal generated in this way is sent to the inverter unit 140.
  • the inverter unit 140 receives the three-phase PWM signal sent from the PWM unit 130. Then, the inverter unit 140 generates the above-described three-phase current based on the three-phase PWM signal and supplies it to the PM motor 310.
  • the circuit parameter measurement processing unit 120A includes a rectangular waveform processing unit 121A, subtraction units 122 q and 122 d , and proportional integration (PI) calculation units 123 q and 123 d .
  • the circuit parameter measurement processing unit 120A includes coordinate conversion units 124 and 125, a rotation speed calculation unit 126, and a parameter calculation processing unit 127A.
  • the rectangular waveform processing unit 121A receives the d-axis current command value I dD and the measurement start command sent from the current command value generation unit 110.
  • the rectangular waveform processing unit 121A performs rectangular wave processing to superimpose a rectangular waveform on the d-axis current command value I dD over a measurement processing period having a predetermined period length, thereby obtaining a rectangular wave. the processing result, and sends it to the subtraction unit 122 d as a current command value.
  • the rectangular waveform processing unit 121A uses the d-axis current command value I dD sent from the current command value generation unit 110 as it is as the current command value in the normal period other than the measurement processing period after receiving the measurement start command. as it sent to subtraction section 122 d.
  • the rectangular wave processing by the rectangular waveform processing unit 121A will be described later.
  • the subtraction unit 122 q receives the q-axis current command value I qD sent from the current command value generation unit 110 and the q-axis current value I q sent from the coordinate conversion unit 125. Then, the subtractor 122 q subtracts the q-axis current value I q from the q-axis current command value I qD . The subtraction result by the subtraction unit 122 q is sent to the PI calculation unit 123 q .
  • the subtraction unit 122 d receives the current command value sent from the rectangular waveform processing unit 121 ⁇ / b > A and the d-axis current value I d sent from the coordinate conversion unit 125. Then, the subtractor 122 d subtracts the d-axis current value I d from the current command value. The subtraction result by the subtraction unit 122 d is sent to the PI calculation unit 123 d .
  • the PI calculation unit 123 q receives the subtraction result sent from the subtraction unit 122 q . Then, the PI calculation unit 123 q performs proportional integration based on the subtraction result, and calculates the q-axis voltage command value V q . The q-axis voltage command value V q calculated by the PI calculation unit 123 q is sent to the coordinate conversion unit 124 and the parameter calculation processing unit 127A.
  • the PI calculation unit 123 d receives the subtraction result sent from the subtraction unit 122 d . Then, the PI calculation unit 123 d performs proportional integration based on the subtraction result, and calculates the d-axis voltage command value V d . The d-axis voltage command value V d calculated by the PI calculation unit 123 d is sent to the coordinate conversion unit 124 and the parameter calculation processing unit 127A.
  • the coordinate conversion unit 124 receives the q-axis voltage command value V q sent from the PI calculation unit 123 q and the d-axis voltage command value V d sent from the PI calculation unit 123 d . Then, the coordinate conversion unit 124 performs coordinate conversion on the q-axis voltage command value V q and the d-axis voltage command value V d , so that the U-phase control voltage value V U , the V-phase control voltage value V V and the W-phase A control voltage value V W is calculated. The calculation result by the coordinate conversion unit 124 is sent to the PWM unit 130 as the above-described three-phase voltage.
  • the coordinate conversion unit 125 receives the U-phase current value I U and the V-phase current value I V sent from the current detector 320. Then, the coordinate conversion unit 125 performs coordinate conversion on the U-phase current value I U and the V-phase current value I V to calculate the q-axis current value I q and the d-axis current value I d .
  • the q-axis current value I q calculated by the coordinate conversion unit 125 is sent to the subtraction unit 122 q and the parameter calculation processing unit 127A.
  • the d-axis current value I d calculated by the coordinate conversion unit 125 is sent to the subtraction unit 122 d and the parameter calculation processing unit 127A.
  • the rotational speed calculator 126 receives the rotational position ⁇ of the PM motor 310 sent from the rotational position detector 330. Then, the rotational speed calculation unit 126 calculates the rotational speed ⁇ e of the PM motor 310 based on the time change of the rotational position ⁇ . The rotation speed ⁇ e calculated by the rotation speed calculation unit 126 is sent to the parameter calculation processing unit 127A.
  • the parameter calculation processing unit 127A receives the q-axis voltage command value V q sent from the PI calculation unit 123 q and the d-axis voltage command value V d sent from the PI calculation unit 123 d .
  • the parameter calculation processing unit 127A receives the q-axis current value I q and the d-axis current value I d sent from the coordinate conversion unit 125.
  • the parameter calculation processing unit 127A receives the rotation speed ⁇ e sent from the rotation speed calculation unit 126.
  • the parameter calculation processing unit 127A receives the measurement start command sent from the current command value generation unit 110.
  • the parameter calculation processing unit 127A receives the measurement start command, first, the q-axis voltage command value V q , the d-axis voltage command value V d , the q-axis current value I q , the d-axis current value I d, and the rotation speed ⁇ e To get.
  • the parameter calculation processing unit 127A calculates the circuit parameters of the PM motor 310.
  • the circuit parameters calculated in this way are sent to the current command value generation unit 110.
  • the parameter calculation processing unit 127A functions as an acquisition unit and a circuit parameter calculation unit.
  • the current detector 320 and the rotational position detector 330 have already started operation, and the detection results are sequentially sent to the motor control device 100A.
  • the coordinate conversion unit 125 in the circuit parameter measurement processing unit 120A of the motor control device 100A the q-axis current value I q and the d-axis current value I d , the subtraction unit 122 q and the subtraction unit 122 d , and parameter calculation It is assumed that the data is sequentially sent to the processing unit 127A. Further, it is assumed that the rotational speed calculation unit 126 in the circuit parameter measurement processing unit 120A sequentially sends the rotational speed ⁇ e to the parameter calculation processing unit 127A.
  • the PI calculation units 123 q and 123 d in the circuit parameter measurement processing unit 120A sequentially send the q-axis voltage command value V q and the d-axis voltage command value V d to the parameter calculation processing unit 127A. .
  • the current command value generation unit 110 generates a q-axis current command value I qD and a d-axis current command value I dD so as to generate a desired motor torque value T mD . Subsequently, the current command value generation unit 110 sends the generated q-axis current command value I qD and d-axis current command value I dD to the circuit parameter measurement processing unit 120. Then, the current command value generation unit 110 sends a measurement start command to the circuit parameter measurement processing unit 120A when it is time to measure the circuit parameters.
  • the circuit parameter measurement processing unit 120A during a period other than the circuit parameter measurement processing period corresponding to the measurement start command, q-axis current value I q reflecting the q-axis current command value I qD and the d-axis current command value I dD. And control for flowing the current of the d-axis current value I d to the PM motor 310.
  • the rectangular waveform processing unit 121A does not perform the rectangular waveform processing processing, and the d-axis current sent from the current command value generation unit 110
  • the command value I dD is sent as it is to the subtraction unit 122 d as a current command value.
  • the q-axis current command value I qD and the d-axis current command value I dD generated by the current command value generation unit 110 are supplied to the subtraction unit 122 q and the subtraction unit 122 d as they are.
  • the subtraction result by the subtraction unit 122 q and the subtraction unit 122 d is “0” (that is, the q-axis current value I q and the d-axis current value I d are the q-axis current command values I qD and d
  • the PI calculation unit 123 q and the PI calculation unit 123 d calculate the q-axis voltage command value V q and the d-axis voltage command value V d so as to coincide with the shaft current command value I dD .
  • the U-phase control voltage command value V U , V-phase control voltage command value V V, and W-phase control voltage obtained by converting the q-axis voltage command value V q and the d-axis voltage command value V d calculated in this way by the coordinate conversion unit 124.
  • a three-phase current according to the command value V W flows through the PM motor 310.
  • the rectangular waveform processing unit 121A performs rectangular wave processing over a predetermined length measurement processing period. Examples of waveforms generated by such rectangular wave processing are shown in FIGS.
  • FIG. 3 shows a rectangular wave machining result when the PM motor 310 is rotating and the d-axis current command value (that is, the desired d-axis current value) I dD is substantially constant.
  • the rectangular waveform processing unit 121 ⁇ / b > A is a rectangular wave in which the one-side value I dL of the current designation value is “0” and the other-side value I dH is “2 ⁇ I dD ”. Process.
  • the rectangular waveform processing unit 121A sets the one-side value period length ⁇ T dL and the other-side value period length ⁇ T dH to be the same so that the average d-axis current value in the rectangular wave processing period is the d-axis current command value I dD.
  • the period length is assumed.
  • FIG. 4 shows a rectangular wave processing result in a measurement processing period from the start of rotation of the PM motor 310.
  • the rectangular waveform processing unit 121A sets the one-side value I dL of the current designation value to “0” and the one-side value period length ⁇ T dL as in the case of FIG.
  • the other side value period length ⁇ T dH is the same period length.
  • the d-axis is set so that the average d-axis current value over the two periods of the one-side value period and the next other-side value period becomes the average value of the d-axis current command value I dD over the two periods. Rectangular wave machining is performed on the current command value I dD .
  • rectangular wave machining is not performed on the q-axis current command value I qD (that is, the desired q-axis current value) even during the measurement processing period.
  • the time change rate of the q-axis current command value I qD is sufficiently low.
  • the PM motor 310 has a waveform q-axis current that follows the waveform shown in FIGS. A d-axis current flows, and these current values are obtained by the current detector 320 and the coordinate conversion unit 125. Note that the repetition frequency of the current command value is determined in consideration of the frequency characteristics of the current control system.
  • the q-axis current value I q and the d-axis current value I d thus obtained are sent from the coordinate conversion unit 125 to the parameter calculation processing unit 127A.
  • the rotation speed ⁇ e when the q-axis current and the d-axis current having waveforms similar to those shown in FIGS. 3 and 4 flow is calculated by the rotation speed calculation unit 126 and sent to the parameter calculation processing unit 127A.
  • the q-axis voltage command value V q and the d-axis voltage command value V d for flowing the q-axis current and the d-axis current of the waveform following the waveforms shown in FIGS. 123 q and 123 d are sent to the parameter calculation processing unit 127A.
  • Circuit parameter calculation process First, prior to the description of the circuit parameter calculation processing, circuit equations used in the present invention will be described.
  • the circuit equations in the configuration of the present embodiment are the following equations (1) and (2).
  • V d L d ⁇ (dI d / dt) + R ⁇ I d ⁇ e ⁇ L q ⁇ I q (1)
  • V q L q ⁇ (dI q / dt) + R ⁇ I q + ⁇ e ⁇ L d ⁇ I d + K E ⁇ ⁇ e (2)
  • V q q-axis voltage value I d : d-axis current value I q : q-axis current value ⁇ e : rotational speed
  • L d d-axis inductance of PM motor 310
  • L q PM motor 310 q-axis inductance of PM motor 310
  • K E back electromotive force coefficient of the PM motor 310
  • the d-axis inductance L d the q-axis inductance L q , the resistance value R, and the counter electromotive force coefficient K are used as circuit parameters of the PM motor 310. E is measured.
  • circuit parameter calculation processing by the parameter calculation processing unit 127A will be described.
  • the parameter calculation processing unit 127A receives the measurement start command sent from the current command value generation unit 110, the parameter calculation processing unit 127A enters the measurement mode and starts the circuit parameter calculation processing.
  • step S13 the parameter calculation processing unit 127A acquires the d-axis current value I d, whether the d-axis current value I d is "I dH ( ⁇ 0)". If the result of this determination is negative (step S13: N), the process of step S13 is repeated.
  • step S13 If the result of the determination in step S13 is affirmative (step S13: Y), the process proceeds to step S14.
  • step S15 the parameter calculation processing unit 127A calculates circuit parameters.
  • the process in step S15 will be described later.
  • step S16 the parameter calculation processing unit 127A uses the circuit parameters calculated in step S15 (that is, the d-axis inductance L d , the q-axis inductance L q , the resistance value R, and the counter electromotive force coefficient K E ) as a current. This is sent to the command value generation unit 110. Then, the parameter calculation processing unit 127A ends the process.
  • the current command value generation unit 110 that has received the circuit parameter thus calculated refers to the calculation result of the current circuit parameter until receiving the calculation result of the next circuit parameter, and the q-axis current command value I qD and the d-axis A current command value I dD is generated. Then, the current command value generation unit 110 sends the generated q-axis current command value I qD and d-axis current command value I dD to the circuit parameter measurement processing unit 120A.
  • L q V dL / ( ⁇ eL ⁇ I qL ) (5)
  • the resistance value R is calculated using the above equation (3). That is, the parameter calculation processing unit 127A calculates the resistance value R by the following equation (6).
  • R (V dH + ⁇ eH ⁇ L q ⁇ I qH ) / I dH (6)
  • the d-axis inductance L d is calculated using the above equation (4). calculate. That is, the parameter calculation processing unit 127A calculates the d-axis inductance L d by the following equation (8).
  • L d (V qH ⁇ R ⁇ I qH ⁇ K E ⁇ ⁇ eH ) / ( ⁇ eH ⁇ I dH ) (8)
  • step S15 when the circuit parameters are calculated by executing steps S21 to S24, the process of step S15 is completed. Then, the process proceeds to step S16 in FIG.
  • the change waveform of the d-axis current value I d of the PM motor 310 is controlled in a rectangular wave shape, and two current states are sequentially generated.
  • the rotational speed ⁇ e of the PM motor 310, the d-axis current value I d and the q-axis current value I q , the d-axis voltage command value V d and the q-axis voltage command value V q are converted into a parameter calculation processing unit 127A. Get. Then, the parameter calculation processing unit 127A calculates the circuit parameter of the PM motor 310 based on the acquisition result.
  • the circuit parameters of the PM motor can be measured accurately and easily.
  • the one-side d-axis current value I dL in the change waveform of the d-axis current value I d of the PM motor 310 is set to “0”. Therefore, circuit parameters can be calculated by simple calculation formulas (5) to (8).
  • the average of the d-axis current value I d during the measurement mode period is controlled to coincide with the desired d-axis current value I dD . For this reason, it is possible to suppress the deviation between the torque generated by the PM motor 310 and the desired torque T mD during the measurement mode.
  • the period of the measurement mode includes the period starting from the start of the rotation of the PM motor 310. For this reason, the circuit parameters of the PM motor 310 in various current states can be measured.
  • the motor control device 100B includes a circuit parameter measurement processing unit 120B configured as shown in FIG. 7, instead of the circuit parameter measurement processing unit 120A, as compared with the motor control device 100A of the first embodiment described above. Is different.
  • the circuit parameter measurement processing unit 120B includes a rectangular waveform processing unit 121B instead of the rectangular waveform processing unit 121A as compared with the circuit parameter measurement processing unit 120A, and a parameter calculation processing unit 127A. The difference is that a calculation processing unit 127B is provided.
  • description will be made mainly focusing on these differences.
  • the rectangular waveform processing unit 121B receives the q-axis current command value I qD , the d-axis current command value I dD and the measurement start command sent from the current command value generation unit 110.
  • the rectangular waveform processing unit 121B superimposes the rectangular waveform on the q-axis current command value I qD and the d-axis current command value I dD over a measurement processing period having a predetermined period length.
  • the rectangular wave processing is performed, and the rectangular wave processing result is sent to the subtraction unit 122 q and the subtraction unit 122 d as a current command value.
  • the rectangular waveform processing unit 121B has the q-axis current command value I qD and the d-axis current command value sent from the current command value generation unit 110 in the normal period other than the measurement processing period after receiving the measurement start command.
  • I dD is sent as it is to the subtraction unit 122 q and the subtraction unit 122 d as a current command value.
  • the rectangular waveform processing unit 121B is different from the rectangular waveform processing unit 121A described above in that the rectangular waveform processing is performed on the q-axis current command value I qD in addition to the d-axis current command value I dD .
  • the rectangular wave processing by the rectangular waveform processing unit 121B will be described later.
  • the parameter calculation processing unit 127B corresponds to the difference between the rectangular waveform processing unit 121B and the rectangular waveform processing unit 121A, and has a q-axis voltage command value V q at an acquisition timing different from that of the parameter calculation processing unit 127A.
  • the d-axis voltage command value V d and the rotation speed ⁇ e are acquired, and the circuit parameters are calculated using a calculation formula different from that of the parameter calculation processing unit 127A.
  • the circuit parameter calculation processing by the parameter calculation processing unit 127B will be described later.
  • the motor control device 100B operates in the same manner as in the motor control device 100A described above, except for the rectangular waveform processing unit 121B and the parameter calculation processing unit 127B.
  • the circuit parameter measurement processing unit 120B performs the q-axis current value I q reflecting the q-axis current command value I qD and the d-axis current command value I dD during a period other than the circuit parameter measurement processing period corresponding to the measurement start command. And control for flowing the current of the d-axis current value I d to the PM motor 310. That is, the circuit parameter measurement processing unit 120B performs the same operation as the circuit parameter measurement processing unit 120A during a period other than the measurement processing period.
  • the rectangular waveform processing unit 121B performs rectangular wave processing over a predetermined length measurement processing period.
  • An example of a waveform generated by such rectangular wave processing is shown in FIG.
  • FIG. 8 shows that during the rotation of the PM motor 310, the q-axis current command value (that is, the desired q-axis current value) I qD and the d-axis current command value (that is, the desired d-axis current value) I dD.
  • the rectangular wave processing result in the case where is substantially constant is shown.
  • the rectangular waveform processing unit 121B performs the same rectangular waveform processing as the rectangular waveform processing unit 121A on the d-axis current command value I dD .
  • the rectangular waveform processing unit 121B has a one-side value I qL of the current designation value (that is, the q-axis current value I q ) of “0” for the q-axis current command value I qD and the other-side value. Processing into a rectangular wave with I qH of “2 ⁇ I qD ” is performed.
  • the rectangular waveform processing unit 121B sets the one-side value period length ⁇ T qL and the other-side value period length ⁇ T qH to be the same so that the average q-axis current value in the rectangular wave processing period is the q-axis current command value I qD.
  • the period length ( ⁇ T dL + ⁇ T dH ) is used.
  • the rectangular waveform processing unit 121B performs the same rectangular waveform processing on the d-axis current command value I dD as in the case of FIG. Further, in the measurement processing period from the start of the rotation of the PM motor 310, the rectangular waveform processing unit 121B, with respect to the q-axis current command value IqD , similarly to the case of FIG.
  • the one-side value I qL of the value I q ) is set to “0”, and the one-side value period length ⁇ T qL and the other-side value period length ⁇ T qH are set to the same period length ( ⁇ T dL + ⁇ T dH ).
  • the q-axis current value so that the average q-axis current value over the two periods of the one-side value period and the next other-side value period becomes the average value of the q-axis current command value I qD over the two periods. Rectangular wave machining is performed on the current command value I qD .
  • the PM motor 310 is supplied with q-axis current and d-axis current having waveforms that follow the current designation waveform. Is obtained by the current detector 320 and the coordinate conversion unit 125.
  • the q-axis current value I q and the d-axis current value I d thus obtained are sent from the coordinate conversion unit 125 to the parameter calculation processing unit 127B.
  • the rotational speed ⁇ e is calculated by the rotational speed calculation unit 126 and sent to the parameter calculation processing unit 127B.
  • the q-axis voltage command value V q and the d-axis voltage command value V d are sent from the PI calculation units 123 q and 123 d to the parameter calculation processing unit 127B.
  • step S31 the parameter calculation processing unit 127B performs the d-axis current value I d and the q-axis current value I q. To determine whether the d-axis current value I d is “0” and the q-axis current value I q is “I qD ”. If the result of this determination is negative (step S31: N), the process of step S31 is repeated.
  • step S33 the parameter calculation processing unit 127B acquires the d-axis current value I d and the q-axis current value I q , the d-axis current value I d is “I dH ( ⁇ 0)”, and , It is determined whether or not the q-axis current value I q is “0”. If the result of this determination is negative (step S33: N), the process of step S33 is repeated.
  • step S33 the parameter calculation processing unit 127B performs the q-axis voltage command when the d-axis current value I d is “I dH ( ⁇ 0)” and the q-axis current value I q is “0”.
  • step S35 the parameter calculation processing unit 127B acquires the d-axis current value I d and the q-axis current value I q , the d-axis current value I d is “0”, and the q-axis current value I It is determined whether q is “0”. If the result of this determination is negative (step S35: N), the process of step S35 is repeated.
  • step S37 the parameter calculation processing unit 127B calculates circuit parameters.
  • the process in step S37 will be described later.
  • step S38 the parameter calculation processing unit 127B uses the circuit parameters calculated in step S37 (that is, the d-axis inductance L d , the q-axis inductance L q , the resistance value R, and the counter electromotive force coefficient K E ) as a current. This is sent to the command value generation unit 110. Then, the parameter calculation processing unit 127B ends the process.
  • the current command value generation unit 110 that has received the circuit parameter thus calculated refers to the calculation result of the current circuit parameter until receiving the calculation result of the next circuit parameter, and the q-axis current command value I qD and the d-axis A current command value I dD is generated. Then, the current command value generation unit 110 sends the generated q-axis current command value I qD and d-axis current command value I dD to the circuit parameter measurement processing unit 120B.
  • L q V dLD / ( ⁇ eLD ⁇ I qD ) (9)
  • step S43 the parameter calculation processing unit 127B uses the above-described equation (4) based on the d-axis voltage command value V dLL and the rotation speed ⁇ eLL acquired in step S36, and the counter electromotive force.
  • a coefficient KE is calculated. That is, the parameter calculation processing unit 127B is the following equation (11), calculates a back electromotive force coefficient K E.
  • K E V qLL / ⁇ eLL (11)
  • the d-axis inductance L d is calculated using the above-described equation (4). That is, the parameter calculation processing unit 127B calculates the d-axis inductance L d by the following equation (12).
  • L d (V qHL ⁇ K E ⁇ ⁇ eHL ) / ( ⁇ eHL ⁇ I dH ) (12)
  • step S37 ends. Then, the process proceeds to step S38 in FIG.
  • the change waveform of the d-axis current value I d and the q-axis current value I q of the PM motor 310 is controlled in a rectangular wave shape.
  • the rotational speed ⁇ e of the PM motor 310, the d-axis current value I d and the q-axis current value I q , and the d-axis voltage command value V d and the q-axis voltage command value V q Is obtained by the parameter calculation processing unit 127B.
  • the parameter calculation processing unit 127B calculates the circuit parameter of the PM motor 310 based on the acquisition result.
  • the circuit parameters of the PM motor can be measured accurately and easily.
  • the one-side d-axis current value I dL in the change waveform of the d-axis current value I d of the PM motor 310 is set to “0”, and one of the change waveforms in the q-axis current value I q is set.
  • the side q-axis current value I dL was set to “0”. Therefore, the circuit parameters can be calculated from the equations (9) to (12) that are simpler than the equations (5) to (8) in the first embodiment.
  • the average of the d-axis current value I d during the measurement mode period is controlled to match the desired d-axis current value I dD and the q-axis current value during the measurement mode period.
  • the average of I q was controlled so as to coincide with the desired q-axis current value I qD . For this reason, it is possible to suppress the deviation between the torque generated by the PM motor 310 and the desired torque T mD during the measurement mode.
  • the period of the measurement mode includes a period starting from the rotation start point of the PM motor 310. For this reason, the circuit parameters of the PM motor 310 in various current states can be measured.
  • the motor control device 100C includes a circuit parameter measurement processing unit 120C configured as shown in FIG. 11, instead of the circuit parameter measurement processing unit 120A, as compared with the motor control device 100A of the first embodiment described above. Is different.
  • the circuit parameter measurement processing unit 120C is different from the circuit parameter measurement processing unit 120A in that a parameter calculation processing unit 127C is provided instead of the parameter calculation processing unit 127A.
  • description will be made mainly focusing on these differences.
  • the parameter calculation processing unit 127C further includes an average value calculation unit 129 as compared with the parameter calculation processing unit 127A.
  • the parameter calculation processing unit 127C converts the calculated time average values into the q-axis current value I q , the d-axis current value I d , the q-axis voltage command value V q , the d-axis voltage command value V d, and the rotation speed ⁇ . Treat as e and calculate circuit parameters.
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained, and circuit parameters in various states can be calculated by changing the current state. Further, the q-axis current value I q , the d-axis current value I d , the q-axis voltage command value V q , the d-axis voltage command value V d, and the rotational speed ⁇ e are subtly changed during the one-side value period and the other-side period. Even if it fluctuates, since it is time-averaged, it is possible to calculate circuit parameters with improved accuracy than in the first embodiment.
  • the motor control device 100D is different from the motor control device 100A of the first embodiment described above in that a circuit parameter measurement processing unit 120D is provided instead of the circuit parameter measurement processing unit 120A. ing.
  • the circuit parameter measurement processing unit 120D includes a voltage detector 340 in addition to the value of the current flowing through the PM motor 310 detected by the current detector 320 and the rotational position of the PM motor 310 detected by the rotational position detector 330. The voltage value applied to the PM motor 310 detected by the above is received.
  • the voltage detector 340 detects a U-phase control voltage, a V-phase control voltage, and a W-phase control voltage, which are three-phase voltages supplied from the motor control device 100D to the PM motor 310. Then, voltage detector 340 sends U-phase voltage detection value V U , V-phase voltage detection value V V and W-phase voltage detection value V W obtained as detection results to motor control device 100D.
  • the circuit parameter measurement processing unit 120 ⁇ / b> D has a parameter calculation processing unit 127 ⁇ / b> D instead of the parameter calculation processing unit 127 ⁇ / b> A described above, and coordinate conversion, as compared with the circuit parameter measurement processing unit 120 ⁇ / b> A.
  • the difference is that a portion 128 is further provided.
  • description will be made mainly focusing on these differences.
  • Parameter calculation processing unit 127D is different from the parameter calculation processing portion 127A, PI calculation portion 123 q-axis voltage command value sent from the q, and, instead of the d-axis voltage command value sent from the PI calculation portion 123 d
  • the q-axis voltage detection value V q and the d-axis voltage detection value V d sent from the coordinate conversion unit 128 are received.
  • the parameter calculation processing unit 127D performs PM motor 310 based on the q-axis voltage detection value V q , the d-axis voltage detection value V d , the q-axis current value I q , the d-axis current value I d, and the rotation speed ⁇ e. Circuit parameters are calculated.
  • the circuit parameters calculated in this way are sent to the current command value generation unit 110.
  • the coordinate conversion unit 128 receives the U-phase voltage detection value V U , the V-phase voltage detection value V V, and the W-phase voltage detection value V W sent from the voltage detector 340. Then, the coordinate conversion unit 128 performs coordinate conversion on the U-phase voltage detection value V U , the V-phase voltage detection value V V, and the W-phase voltage detection value V W so that the q-axis voltage detection value V q and the d-axis The voltage detection value Vd is calculated.
  • the q-axis voltage detection value V q and the d-axis voltage detection value V d calculated by the coordinate conversion unit 128 are sent to the parameter calculation processing unit 127D.
  • the rectangular waveform processing unit 121A performs rectangular wave processing over a predetermined length measurement processing period, as in the case of the circuit parameter measurement processing unit 120A.
  • the parameter calculation processing unit 127D in the circuit parameter measurement processing unit 120D performs the q-axis voltage detection value at the same timing as the acquisition timing of the q-axis voltage command value V q and the d-axis voltage command value V d in the first embodiment.
  • V q and d-axis voltage detection value V d are acquired from the coordinate conversion unit 128.
  • the parameter calculation processing unit 127D uses the acquired q-axis voltage detection value V q and d-axis voltage detection value V d as the q-axis voltage command value V q and the d-axis voltage command value V d in the first embodiment.
  • the circuit parameters are calculated in the same way.
  • circuit parameters in various states can be calculated by changing the current state. Further, circuit parameters are calculated using the q-axis voltage detection value and the d-axis voltage detection value actually applied to the PM motor 310 instead of the q-axis voltage command value and the d-axis voltage command value in the first embodiment. Therefore, the calculation accuracy of the circuit parameters can be improved as compared with the case of the first embodiment.
  • the fifth embodiment is an embodiment in which a modification similar to the modification of the first embodiment to the fourth embodiment is performed on the second embodiment.
  • the motor control device 100E includes a circuit parameter measurement processing unit 120E configured as shown in FIG. 14, instead of the circuit parameter measurement processing unit 120D, as compared with the motor control device 100D of the fourth embodiment described above. Is different.
  • the circuit parameter measurement processing unit 120E includes a rectangular waveform processing unit 121B instead of the rectangular waveform processing unit 121A, and a parameter calculation processing unit 127D instead of the parameter calculation processing unit 120D. The difference is that a calculation processing unit 127E is provided.
  • description will be made mainly focusing on these differences.
  • the rectangular waveform processing unit 121B performs rectangular waveform processing on the q-axis current command value I qD in addition to the d-axis current command value I dD. This is different from the rectangular waveform processing unit 121A.
  • the parameter calculation processing unit 127E corresponds to the difference between the rectangular waveform processing unit 121B and the rectangular waveform processing unit 121A, and has a different acquisition timing from the parameter calculation processing unit 127D described above (that is, in the second embodiment).
  • the q-axis voltage detection value V q and the d-axis voltage detection value V d are acquired at the same acquisition timing), and the calculation formula different from the case of the parameter calculation processing unit 127D (that is, in the second embodiment)
  • the circuit parameters are calculated using the same calculation formula).
  • the rectangular waveform processing unit 121B performs rectangular wave processing over a predetermined length measurement processing period, as in the case of the circuit parameter measurement processing unit 120B.
  • the parameter calculation processing unit 127E in the circuit parameter measurement processing unit 120E performs the q-axis voltage detection value at the same timing as the acquisition timing of the q-axis voltage command value V q and the d-axis voltage command value V d in the second embodiment.
  • V q and d-axis voltage detection value V d are acquired from the coordinate conversion unit 128.
  • the parameter calculation processing unit 127E uses the acquired q-axis voltage detection value V q and d-axis voltage detection value V d as the q-axis voltage command value V q and the d-axis voltage command value V d in the second embodiment.
  • the circuit parameters are calculated in the same way.
  • circuit parameters in various states can be calculated by changing the current state. Further, circuit parameters are calculated using the q-axis voltage detection value and the d-axis voltage detection value actually applied to the PM motor 310 instead of the q-axis voltage command value and the d-axis voltage command value in the first embodiment. Therefore, the calculation accuracy of the circuit parameters can be improved as compared with the case of the first embodiment.
  • the one-side d-axis current value I dL in the change waveform of the d-axis current value I d of the PM motor 310 is set to “0”, and q The one-side q-axis current value I dL in the change waveform of the shaft current value I d was set to “0”. Therefore, the circuit parameters can be calculated from the equations (9) to (12) that are simpler than the equations (5) to (8) in the fourth embodiment.
  • the modification of the first embodiment to the third embodiment can be applied to the second, fourth, and fifth embodiments.
  • the circuit parameters can be calculated with improved accuracy over the second, fourth, and fifth embodiments.
  • the rectangular waveform processing for the specified d-axis current value sets the one-side value I dL to “0” and the other-side value I dH to “2 ⁇ I dD ”.
  • the one-side value period length ⁇ T dL and the other-side value period length ⁇ T dH are set to be the same period length.
  • the one-side value I dL is set to “0” and the average d-axis current value in the rectangular wave machining period is matched with the d-axis current command value I dD , the other-side value I dH is “ Unlike “ 2.I dD ”, the one-side value period length ⁇ T dL may be different from the other-side value period length ⁇ T dH .
  • FIGS. 15 and 16 Examples of such rectangular waveform processing are shown in FIGS. 15 and 16.
  • the other-side value I dH is controlled to be four times the desired d-axis current value I dD
  • the other-side value period length ⁇ T dH is (1/3) of the one-side period length ⁇ T dL.
  • An example of double control is shown.
  • the other side value I dH is controlled to (4/3) times the desired d-axis current value I dD
  • the other side value period length ⁇ T dH is three times the one side period length ⁇ T dL .
  • An example of control is shown in FIG.
  • the one-side value I dL is set to “0”, and the other-side value is set on condition that the average d-axis current value in the rectangular wave processing period is matched with the d-axis current command value I dD.
  • Processing with various values of I dH may be sequentially performed. In this case, it is possible to calculate the circuit parameters of the PM motor 310 in more current states than in the case of the first to third embodiments.
  • the other side value I is set on condition that the average q-axis current value in the rectangular wave machining period is matched with the q-axis current command value I qD. Processing with various values of qH may be performed.
  • the PM motor 310 is generated by controlling the d-axis current value so that the average value of the d-axis current value in the measurement processing period matches the desired d-axis current value. The deviation between the torque and the desired torque TmD is suppressed.
  • the torque generated by the PM motor 310 during the measurement process period may be matched with the desired torque T mD .
  • the motor torque is set to a desired torque value T mD while the phase difference indicated by the black circle in FIG.
  • the d-axis current value I d and the q-axis current value I q are determined so that As described above, the characteristic curve of change of the motor torque T m is varies due to variations in circuit parameters, in the actual operating state, the circuit parameters obtained by the estimation process in the first to fifth embodiments described above It is possible to obtain a desired torque by determining the d-axis current value I d and the q-axis current value I q so that the maximum torque is always generated.
  • the motor torque T m is desired.
  • the q-axis current value I q is determined so that the torque value T mD is obtained.
  • the motor torque T m changes according to the phase difference as indicated by the solid line.
  • the d-axis current value corresponding to the phase difference ( ⁇ 0) that becomes the desired torque value T mD in the change is determined as the other-side d-axis current value I dH described above.
  • a q-axis current value I q different from the torque value T mD is determined.
  • the d-axis corresponding to the phase difference at which the average value with the torque value when the phase difference is “0” becomes the torque value that is the desired torque value T mD.
  • the current value is determined to be the other-side d-axis current value I dH described above.
  • an average value of torque generated by the PM motor 310 is obtained by generating a rectangular waveform during the measurement processing period.
  • the circuit parameters can be calculated while matching the torque T mD .
  • the one-side q-axis current value is determined so as to be the value T mD .
  • the phase difference that becomes the maximum value is determined as the other-side d-axis current value I dH .
  • the circuit parameter can be calculated while constantly matching the torque to be performed with the desired torque TmD .
  • the current command value generation unit and the circuit parameter measurement processing unit in the above embodiment are configured as a computer as a calculation unit including a central processing unit (CPU: CentralCPUProcessing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), and the like. You may make it perform one part or all part of the process in a current command value production
  • This program is recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, CD-ROM, or DVD, and is loaded from the recording medium and executed by the computer.
  • the program may be acquired in a form recorded on a portable recording medium such as a CD-ROM or DVD, or may be acquired in a form distributed via a network such as the Internet. Also good.

Abstract

 PMモータが回転中に、PMモータのd軸電流値の変化波形が矩形波状に制御され、2つの電流状態が順次発生する計測モードにおいて、回転位置検出器330による検出結果に基づいて、回転速度算出部126により算出されたPMモータの回転速度を、パラメータ算出処理部127Aが取得する。また、当該計測モードにおいて、電流検出器320による検出結果が座標変換部125により座標変換されて得られたd軸電流値及びq軸電流値を、パラメータ算出処理部127Aが取得する。さらに、PI演算部123q,123dから出力されるd軸制御電圧値及びq軸制御電圧値を、パラメータ算出処理部127Aが取得する。そして、パラメータ算出処理部127Aが、これらの取得結果に基づいて、PMモータ310の回路パラメータを算出する。この結果、PMモータの回路パラメータが、精度良く、かつ、簡易に計測される。

Description

モータ制御装置及びモータ制御方法
 本発明は、モータ制御装置、モータ制御方法及びモータ制御プログラム、並びに、当該モータ制御プログラムを記録した記録媒体に関する。
 従来から、永久磁石同期モータ(以下、「PMモータ」ともいう)が多くの分野で利用されている。かかるPMモータの制御においては、d軸電流Id及びq軸電流Iqの2種類の電流のベクトル制御が一般的に行われている。
 こうしたPMモータの電流制御に際しては、PMモータのd軸インダクタンス、q軸インダクタンス、抵抗値等のPMモータの回路パラメータ値を用いて電流制御系を構成する。しかしながら、こうした回路パラメータ値は、経時変化、PMモータを流れる電流量及びPMモータの使用温度により変動する。
 このため、電流制御系の周波数特性や応答特性を所望のものとするためには、当該回路パラメータの変動に対応することが必要となる。そこで、PMモータの制御系で使用するPMモータの回路パラメータ値を測定し、測定結果に基づいて、制御系による制御の態様を変更させる技術が提案されている。
 こうした提案技術の一例(特許文献1参照:以下、「従来例1」と呼ぶ)では、少なくともd軸電流指令値に高周波の正弦波成分を重畳して補正電流指令値を生成する。引き続き、当該補正電流指令値に応答してPMモータを流れたd軸及びq軸電流の検出結果に基づいて、PMモータのd軸インダクタンス及びq軸インダクタンスを計測する。そして、計測結果に基づいて、PMモータの電流制御を行う。
 また、提案技術の他の例(特許文献2参照:以下、「従来例2」と呼ぶ)では、d軸又はq軸の電流指令値に高周波の方形波成分を重畳する。引き続き、方形波が重畳されたd軸又はq軸の電流指令値と、PMモータを流れたd軸及びq軸電流の検出値とを一致させるように、電流制御の出力値を演算する。こうして演算された出力値における方形波成分と、電流指令値に重畳された方形波成分とに基づいて、PMモータのd軸及びq軸インダクタンスを計測する。そして、計測されたd軸及びq軸インダクタンスに基づいて、PMモータの電流制御を行う。
 また、提案技術の他の例(特許文献3参照:以下、「従来例3」と呼ぶ)では、d軸電流、q軸電流及び回転角速度を複数の特定の条件のそれぞれに設定した場合おけるd軸電圧及びq軸電圧を検出する。引き続き、当該検出結果に基づいて、PMモータのd軸インダクタンス、q軸インダクタンス、抵抗値及び鎖交磁束を計測する。そして、計測結果に基づいて、PMモータの電流制御を行う。
特開平9-285198号公報 特開2008-092657号公報 特開2010-045914号公報
 上述した従来例1の技術では、電流指令値に高周波の正弦波成分の重畳を行う。このため、近年において多く用いられているデジタル回路構成のモータ制御装置に当該従来例1の技術を適用しようとすると、回路構成が複雑となってしまう。
 また、上述した従来例2の技術では、回路パラメータの計測値の算出過程における演算が複雑となってしまっている。また、算出過程において、一部の項を微小であると仮定して無視しているので、計測結果に思わぬ誤差が入り込む可能性がある。
 また、上述した従来例3の技術では、特定の条件の1つがモータ回転停止となっている。この結果、実際の回転状態における回路パラメータの値を計測しているとはいい難い。
 このため、デジタル回路構成を採用しつつ、実際の回転状態におけるPMモータの回路パラメータを精度良く計測できる技術が待望されている。かかる要請に応えることが、本発明が解決すべき課題の一つとして挙げられる。
 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、PMモータの回路パラメータを精度良く、かつ、簡易に計測できる新たなモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することを目的とする。
 本発明は、第1の観点からすると、ベクトル制御が行われる3相永久磁石同期モータのd軸電流及びq軸電流の制御を、d軸電圧及びq軸電圧を制御することにより行うモータ制御装置であって、前記3相永久磁石同期モータが回転中に、前記3相永久磁石同期モータのd軸電流値の変化波形が矩形波状に制御され、2つの電流状態が順次発生する計測モードにおいて、前記3相永久磁石同期モータの回転速度、d軸電流値及びq軸電流値、並びに、d軸制御電圧情報及びq軸制御電圧情報を取得する取得部と;前記取得部による取得結果に基づいて、前記3相永久磁石同期モータの回路パラメータを算出する回路パラメータ算出部と;を備えることを特徴とするモータ制御装置である。
 本発明は、第2の観点からすると、ベクトル制御が行われる3相永久磁石同期モータのd軸電流及びq軸電流の制御を、d軸電圧及びq軸電圧を制御することにより行うモータ制御装置において使用されるモータ制御方法であって、前記3相永久磁石同期モータが回転中に、前記3相永久磁石同期モータのd軸電流値の変化波形が矩形波状に制御され、2つの電流状態が順次発生する計測モードにおいて、前記3相永久磁石同期モータの回転速度、d軸電流値及びq軸電流値、並びに、d軸制御電圧情報及びq軸制御電圧情報を取得する取得工程と;前記取得工程における取得結果に基づいて、前記3相永久磁石同期モータの回路パラメータを算出する回路パラメータ算出工程と;を備えることを特徴とするモータ制御方法である。
 本発明は、第3の観点からすると、本発明のモータ制御方法を演算部に実行させる、ことを特徴とするモータ制御プログラムである。
 本発明は、第4の観点からすると、本発明のモータ制御プログラムが、演算部により読み取り可能に記録されている、ことを特徴とする記録媒体である。
第1実施形態に係るモータ制御装置の概略的な構成を示すブロック図である。 図1における回路パラメータ計測処理部の構成を示すブロック図である。 図2における矩形波加工部による周期計測の際の波形加工を説明するための図である。 図2における矩形波加工部による回転開始時計測の際の波形加工を説明するための図である。 図2の回路パラメータ計測処理部による処理を説明するためのフローチャートである。 図5の回路パラメータ算出処理を説明するためのフローチャートである。 第2実施形態に係るモータ制御装置における回路パラメータ計測処理部の構成を示すブロック図である。 図7における矩形波加工部による周期計測の際の波形加工を説明するための図である。 第2実施形態における回路パラメータ計測処理部による処理を説明するためのフローチャートである。 図9の回路パラメータ算出処理を説明するためのフローチャートである。 第3実施形態に係るモータ制御装置における回路パラメータ計測処理部の構成を示すブロック図である。 第4実施形態に係るモータ制御装置の概略的な構成を示すブロック図である。 図12における回路パラメータ計測処理部の構成を示すブロック図である。 第5実施形態に係るモータ制御装置における回路パラメータ計測処理部の構成を示すブロック図である。 波形加工の変形例(その1)を説明するための図である。 波形加工の変形例(その2)を説明するための図である。 位相差の変化に応じたモータトルクの変化を説明するための図である。 計測処理期間におけるモータトルクの変化を極小化するための電流制御例を説明するための図である。
 100A~100E … モータ制御装置
 127A~127E … パラメータ算出処理部(取得部、回路パラメータ算出部)
 129       … 平均値算出部
 以下、本発明の実施形態に係るモータ制御装置を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面においては、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
 [第1実施形態]
 まず、本発明の第1実施形態に係るモータ制御装置100Aを、図1~図6を参照して説明する。
 図1に示されるように、モータ制御装置100Aは、PMモータ310に対して駆動電流を供給する。また、モータ制御装置100Aは、電流検出器320により検出されたPMモータ310を流れる電流値、及び、回転位置検出器330により検出されたPMモータ310の回転位置を受けるようになっている。
 上記のPMモータ310は、本実施形態では、3相永久磁石同期モータとなっている。このPMモータ310は、U相電流、V相電流及びW相電流の3相電流によって駆動されるようになっている。
 上記の電流検出器320は、モータ制御装置100AからPMモータ310へ供給された3相電流であるU相電流、V相電流及びW相電流のなかの2相の電流を検出する。なお、本第1実施形態では、U相電流及びV相電流を検出し、検出結果であるU相電流値IU及びV相電流値IVが、モータ制御装置100Aへ送られるようになっている。なお、モータ制御装置100Aへ送られる電流値は、他の2相の電流の検出結果の組み合わせ(すなわち、V相電流値IV及びW相電流値IWの組み合わせ、又はU相電流値IU及びW相電流値IWの組み合わせ)でもよい。
 回転位置検出器330は、レゾルバ又はロータリエンコーダを備えて構成されている。この回転位置検出器330は、PMモータ310の回転位置θを検出する。こうして検出された回転位置θは、モータ制御装置100Aへ送られる。
 <モータ制御装置100Aの構成>
 次に、モータ制御装置100Aの構成について説明する。
 図1に示されるように、モータ制御装置100Aは、電流指令値生成部110と、回路パラメータ計測処理部120Aとを備えている。また、モータ制御装置100Aは、パルス幅変調(PWM)部130と、インバータ部140とを備えている。
 上記の電流指令値生成部110は、所望のモータトルク値TmDを発生させるべく、q軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdDを生成する。こうして生成されたq軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdDは、回路パラメータ計測処理部120Aへ送られる。
 また、電流指令値生成部110は、計測開始指令を回路パラメータ計測処理部120Aへ送る。なお、本実施形態では、計測開始指令は、PMモータ310の回転開始からの所定期間、及び、モータ回転中においては定期的に発行されるようになっている。
 また、電流指令値生成部110は、回路パラメータ計測処理部120Aから送られたPMモータ310の回路パラメータの計測結果を受ける。そして、電流指令値生成部110は、当該計測結果を参照して、所望のモータトルク値TmDを発生させるためのq軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdDを生成する。
 なお、本実施形態では、回路パラメータの計測結果には、PMモータ310のq軸インダクタンスLq、d軸インダクタンスLd、抵抗値R及び逆起電力係数KEが含まれている。
 上記の回路パラメータ計測処理部120Aは、電流指令値生成部110から送られたq軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdD、並びに、計測開始指令を受ける。また、回路パラメータ計測処理部120Aは、電流検出器320から送られたU相電流値IU及びV相電流値IVを受ける。さらに、回路パラメータ計測処理部120Aは、回転位置検出器330から送られた回転位置θを受ける。
 回路パラメータ計測処理部120Aは、通常モードでは、回路パラメータの計測処理を行うことなく、q軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdDに基づいて、所望のモータトルク値TmDを発生するためのU相制御電圧、V相制御電圧及びW相制御電圧の3相制御電圧を生成する。こうして生成された3相制御電圧は、PWM部130へ送られる。
 また、回路パラメータ計測処理部120Aは、計測開始指令を受けると、計測モード動作を開始し、3相制御電圧を生成しつつ、回路パラメータの計測処理を行う。そして、回路パラメータの計測処理が終了すると、回路パラメータ計測処理部120Aは、計測モードを終了し、通常モードの動作を再開する。
 なお、回路パラメータ計測処理部120Aの構成の詳細については、後述する。
 上記のPWM部130は、回路パラメータ計測処理部120Aから送られた3相制御電圧を受ける。そして、PWM部130は、当該3相制御電圧に対してパルス幅変調を施して、3相PWM信号を生成する。こうして生成された3相PWM信号は、インバータ部140へ送られる。
 上記のインバータ部140は、PWM部130から送られた3相PWM信号を受ける。そして、インバータ部140は、3相PWM信号に基づいて、上述した3相電流を発生し、PMモータ310に供給する。
 《回路パラメータ計測処理部120Aの構成》
 次に、回路パラメータ計測処理部120Aの構成について説明する。
 図2に示されるように、回路パラメータ計測処理部120Aは、矩形波形加工部121Aと、減算部122q,122dと、比例積分(PI)演算部123q,123dとを備えている。また、回路パラメータ計測処理部120Aは、座標変換部124,125と、回転速度算出部126と、パラメータ算出処理部127Aとを備えている。
 上記の矩形波形加工部121Aは、電流指令値生成部110から送られたd軸電流指令値IdD及び計測開始指令を受ける。そして、矩形波形加工部121Aは、計測開始指令を受けると、予め定められた期間長の計測処理期間にわたってd軸電流指令値IdDに対して矩波形を重畳させる矩形波加工を施し、矩形波加工結果を、電流指令値として減算部122dへ送る。また、矩形波形加工部121Aは、計測開始指令を受けた後の計測処理期間以外の通常期間においては、電流指令値生成部110から送られたd軸電流指令値IdDを、そのまま電流指令値として減算部122dへ送る。
 なお、矩形波形加工部121Aによる矩形波加工については、後述する。
 上記の減算部122qは、電流指令値生成部110から送られたq軸電流指令値IqD、及び、座標変換部125から送られたq軸電流値Iqを受ける。そして、減算部122qは、q軸電流指令値IqDからq軸電流値Iqを差し引く。減算部122qによる減算結果は、PI演算部123qへ送られる。
 上記の減算部122dは、矩形波形加工部121Aから送られた電流指令値、及び、座標変換部125から送られたd軸電流値Idを受ける。そして、減算部122dは、当該電流指令値からd軸電流値Idを差し引く。減算部122dによる減算結果は、PI演算部123dへ送られる。
 上記のPI演算部123qは、減算部122qから送られた減算結果を受ける。そして、PI演算部123qは、当該減算結果に基づいて比例積分を行い、q軸電圧指令値Vqを算出する。PI演算部123qにより算出されたq軸電圧指令値Vqは、座標変換部124及びパラメータ算出処理部127Aへ送られる。
 上記のPI演算部123dは、減算部122dから送られた減算結果を受ける。そして、PI演算部123dは、当該減算結果に基づいて比例積分を行い、d軸電圧指令値Vdを算出する。PI演算部123dにより算出されたd軸電圧指令値Vdは、座標変換部124及びパラメータ算出処理部127Aへ送られる。
 上記の座標変換部124は、PI演算部123qから送られたq軸電圧指令値Vq、及び、PI演算部123dから送られたd軸電圧指令値Vdを受ける。そして、座標変換部124は、q軸電圧指令値Vq及びd軸電圧指令値Vdに対して座標変換を施して、U相制御電圧値VU、V相制御電圧値VV及びW相制御電圧値VWを算出する。座標変換部124による算出結果は、上述した3相電圧として、PWM部130へ送られる。
 上記の座標変換部125は、電流検出器320から送られたU相電流値IU及びV相電流値IVを受ける。そして、座標変換部125は、U相電流値IU及びV相電流値IVに対して座標変換を施して、q軸電流値Iq及びd軸電流値Idを算出する。座標変換部125により算出されたq軸電流値Iqは、減算部122q及びパラメータ算出処理部127Aへ送られる。また、座標変換部125により算出されたd軸電流値Idは、減算部122d及びパラメータ算出処理部127Aへ送られる。
 上記の回転速度算出部126は、回転位置検出器330から送られたPMモータ310の回転位置θを受ける。そして、回転速度算出部126は、回転位置θの時間変化に基づいて、PMモータ310の回転速度ωeを算出する。回転速度算出部126により算出された回転速度ωeは、パラメータ算出処理部127Aへ送られる。
 上記のパラメータ算出処理部127Aは、PI演算部123qから送られたq軸電圧指令値Vq、及び、PI演算部123dから送られたd軸電圧指令値Vdを受ける。また、パラメータ算出処理部127Aは、座標変換部125から送られたq軸電流値Iq及びd軸電流値Idを受ける。また、パラメータ算出処理部127Aは、回転速度算出部126から送られた回転速度ωeを受ける。
 さらに、パラメータ算出処理部127Aは、電流指令値生成部110から送られた計測開始指令を受ける。パラメータ算出処理部127Aは、計測開始指令を受けると、まず、q軸電圧指令値Vq、d軸電圧指令値Vd、q軸電流値Iq、d軸電流値Id及び回転速度ωeを取得する。引き続き、パラメータ算出処理部127Aは、PMモータ310の回路パラメータを算出する。こうして算出された回路パラメータは、電流指令値生成部110へ送られる。すなわち、パラメータ算出処理部127Aは、取得部及び回路パラメータ算出部としての機能を果たすようになっている。
 なお、パラメータ算出処理部127Aによる回路パラメータの算出処理については、後述する。
 <動作>
 次に、上記のように構成されたモータ制御装置100Aの動作について、パラメータ算出処理部127Aによる回路パラメータの算出処理に主に着目して説明する。
 なお、電流検出器320及び回転位置検出器330は、既に動作を開始しており、検出結果を、モータ制御装置100Aへ逐次送っているものとする。また、モータ制御装置100Aの回路パラメータ計測処理部120A内の座標変換部125は、q軸電流値Iq及びd軸電流値Idを、減算部122q及び減算部122d、並びに、パラメータ算出処理部127Aへ逐次送っているものとする。また、回路パラメータ計測処理部120A内の回転速度算出部126は、回転速度ωeを、パラメータ算出処理部127Aへ逐次送っているものとする。さらに、回路パラメータ計測処理部120A内のPI演算部123q,123dは、q軸電圧指令値Vq及びd軸電圧指令値Vdを、パラメータ算出処理部127Aへ逐次送っているものとする。
 電流指令値生成部110は、所望のモータトルク値TmDを発生させるべく、q軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdDを生成する。引き続き、電流指令値生成部110は、生成されたq軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdDを、回路パラメータ計測処理部120へ送る。そして、電流指令値生成部110は、回路パラメータの計測をすべきタイミングとなると、計測開始指令を回路パラメータ計測処理部120Aへ送る。
 《計測処理期間以外の期間における動作》
 回路パラメータ計測処理部120Aは、計測開始指令に対応した回路パラメータの計測処理期間以外の期間においては、q軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdDを反映したq軸電流値Iq及びd軸電流値Idの電流をPMモータ310に流すための制御を行う。
 すなわち、回路パラメータの計測処理期間以外の期間においては、回路パラメータ計測処理部120Aでは、矩形波形加工部121Aは、矩形波形加工処理を行わず、電流指令値生成部110から送られたd軸電流指令値IdDを、そのまま電流指令値として減算部122dへ送る。この結果、減算部122q及び減算部122dには、電流指令値生成部110が生成したq軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdDが、そのまま供給される。
 かかる状態においては、減算部122q及び減算部122dによる減算結果が「0」となる(すなわち、q軸電流値Iq及びd軸電流値Idが、q軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdDに一致する)ように、PI演算部123q及びPI演算部123dがq軸電圧指令値Vq及びd軸電圧指令値Vdを算出する。こうして算出されたq軸電圧指令値Vq及びd軸電圧指令値Vdが座標変換部124により変換されたU相制御電圧指令値VU、V相制御電圧指令値VV及びW相制御電圧指令値VWに従った3相電流が、PMモータ310を流れる。
 《計測処理期間における動作》
 計測開始指令を受けると、回路パラメータ計測処理部120Aでは、矩形波形加工部121Aが、所定長の計測処理期間にわたって、矩形波加工を行う。こうした矩形波加工によって生成される波形の例が図3及び図4に示されている。
 図3には、PMモータ310の回転中であって、d軸電流指令値(すなわち、所望のd軸電流値)IdDがほぼ一定の場合における矩形波加工結果が示されている。この図3に例示されるように、矩形波形加工部121Aは、電流指定値の一方側値IdLが「0」であり、他方側値IdHが「2・IdD」である矩形波への加工を行う。ここで、矩形波形加工部121Aは、矩形波加工期間における平均d軸電流値をd軸電流指令値IdDとすべく、一方側値期間長ΔTdLと他方側値期間長ΔTdHとを同一期間長としている。
 なお、本第1実施形態では、図3に示されるように、計測開始指令を受けた時点である計測処理期間の開始時刻TSにおいて、矩形波形加工部121Aは、まず、d軸電流指令値を一方側値IdL(=「0」)とする加工を行うようになっている。
 また、図4には、PMモータ310の回転開始からの計測処理期間における矩形波加工結果が示されている。この図4に例示されるように、矩形波形加工部121Aは、図3の場合と同様に、電流指定値の一方側値IdLを「0」とするとともに、一方側値期間長ΔTdLと他方側値期間長ΔTdHとを同一期間長としている。そして、一方側値期間と、その次の他方側値期間との2つの期間にわたる平均d軸電流値が、当該2つの期間にわたるd軸電流指令値IdDの平均値となるように、d軸電流指令値IdDに対する矩形波加工を行うようになっている。
 また、図3,4に示されるように、計測処理期間においても、q軸電流指令値IqD(すなわち、所望のq軸電流値)に対しては矩形波加工が行われない。なお、計測処理期間中においては、q軸電流指令値IqDの時間変化率は、十分に低くなっている。
 こうした図3,4に示される電流指定値が減算部122q及び減算部122dに供給された結果、PMモータ310には、図3,4に示される波形に追随する波形のq軸電流及びd軸電流が流れ、それらの電流値が電流検出器320及び座標変換部125により得られる。なお、電流指令値の繰り返し周波数は、電流制御系の周波数特性を考慮して決められる。
 こうして得られたq軸電流値Iq及びd軸電流値Idが、座標変換部125からパラメータ算出処理部127Aへ送られる。また、図3,4に示される波形に近い波形のq軸電流及びd軸電流が流れる際の回転速度ωeが、回転速度算出部126により算出され、パラメータ算出処理部127Aへ送られる。さらに、図3,4に示される波形に追随する波形のq軸電流及びd軸電流をPMモータ310に流すためのq軸電圧指令値Vq及びd軸電圧指令値Vdが、PI演算部123q,123dからパラメータ算出処理部127Aへ送られる。
 (回路パラメータ算出処理)
 まず、回路パラメータ算出処理の説明に先立って、本発明において利用する回路方程式について説明する。
 本実施形態の構成の場合の回路方程式は、一般に、次の(1)式及び(2)式となる。
  Vd=Ld・(dId/dt)+R・Id-ωe・Lq・Iq      …(1)
  Vq=Lq・(dIq/dt)+R・Iq+ωe・Ld・Id+KE・ωe …(2)
   Vd:d軸電圧値
   Vq:q軸電圧値
   Id:d軸電流値
   Iq:q軸電流値
   ωe:回転速度
   Ld:PMモータ310のd軸インダクタンス
   Lq:PMモータ310のq軸インダクタンス
   R :PMモータ310の抵抗値
   KE:PMモータ310の逆起電力係数
 本実施形態における計測処理期間中においては、「(dId/dt)=0」及び「(dIq/dt)」と見なすことができるので、上述の(1)式及び(2)式は、次の(3)式及び(4)式のように変形することができる。
  Vd=R・Id-ωe・Lq・Iq      …(3)
  Vq=R・Iq+ωe・Ld・Id+KE・ωe …(4)
 本実施形態においては、これらの(3)式及び(4)式に基づいて、PMモータ310の回路パラメータとして、d軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLq、抵抗値R及び逆起電力係数KEを計測するようになっている。
 次に、パラメータ算出処理部127Aによる回路パラメータ算出処理について説明する。パラメータ算出処理部127Aは、電流指令値生成部110から送られた計測開始指令を受けると、計測モードとなり、回路パラメータ算出処理を開始する。
 回路パラメータ算出処理に際しては、図5に示されるように、まず、ステップS11において、パラメータ算出処理部127Aが、d軸電流値Idを取得し、d軸電流値Idが「0」(=IdL)であるか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合(ステップS11:N)には、ステップS11の処理が繰り返される。
 ステップS11における判定の結果が肯定的となると(ステップS11:Y)、処理はステップS12へ進む。このステップS12では、パラメータ算出処理部127Aが、d軸電流値Idが「0」である場合のq軸電流値Iq(=IqL)、q軸電圧指令値Vq(=VqL)、d軸電圧指令値Vd(=VdL)及び回転速度ωe(=ωeL)を取得する。
 次に、ステップS13において、パラメータ算出処理部127Aが、d軸電流値Idを取得し、d軸電流値Idが「IdH(≠0)」であるか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合(ステップS13:N)には、ステップS13の処理が繰り返される。
 ステップS13における判定の結果が肯定的となると(ステップS13:Y)、処理はステップS14へ進む。このステップS14では、パラメータ算出処理部127Aが、d軸電流値Idが「IdH」である場合のq軸電流値Iq(=IqH)、q軸電圧指令値Vq(=VqH)、d軸電圧指令値Vd(=VdH)及び回転速度ωe(=ωeH)を取得する。
 次いで、ステップS15において、パラメータ算出処理部127Aが、回路パラメータの算出を行う。このステップS15における処理については、後述する。
 次に、ステップS16において、パラメータ算出処理部127Aが、ステップS15において算出された回路パラメータ(すなわち、d軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLq、抵抗値R及び逆起電力係数KE)を電流指令値生成部110へ送る。そして、パラメータ算出処理部127Aは、処理を終了する。
 こうして算出された回路パラメータを受けた電流指令値生成部110は、次の回路パラメータの算出結果を受けるまで、今回の回路パラメータの算出結果を参照して、q軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdDを生成する。そして、電流指令値生成部110は、生成されたq軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdDを、回路パラメータ計測処理部120Aへ送る。
 (ステップS15における回路パラメータの算出)
 次に、ステップS15における回路パラメータの算出について説明する。
 かかる回路パラメータの算出に際しては、図6に示されるように、まず、ステップS21において、パラメータ算出処理部127Aが、d軸電流値Id(=0)、並びに、ステップS12において取得されたq軸電流値IqL、d軸電圧指令値VdL及び回転速度ωeLに基づいて、上述の(3)式を利用して、q軸インダクタンスLqを算出する。すなわち、パラメータ算出処理部127Aは、次の(5)式により、q軸インダクタンスLqを算出する。
  Lq=VdL/(ωeL・IqL)        …(5)
 次に、ステップS22において、パラメータ算出処理部127Aが、d軸電流値Id(=IdH)、(5)式により算出されたq軸インダクタンスLq、並びに、ステップS14において取得されたq軸電流値IqH、d軸電圧指令値VdH及び回転速度ωeHに基づいて、上述の(3)式を利用して、抵抗値Rを算出する。すなわち、パラメータ算出処理部127Aは、次の(6)式により、抵抗値Rを算出する。
  R=(VdH+ωeH・Lq・IqH)/IdH    …(6)
 次いで、ステップS23において、パラメータ算出処理部127Aが、d軸電流値Id(=0)、(6)式により算出された抵抗値R、並びに、ステップS12において取得されたq軸電流値IqL、q軸電圧指令値VdL及び回転速度ωeLに基づいて、上述の(4)式を利用して、逆起電力係数KEを算出する。すなわち、パラメータ算出処理部127Aは、次の(7)式により、逆起電力係数KEを算出する。
  KE=(VqL-R・IqL)/ωeL       …(7)
 そして、ステップS24において、パラメータ算出処理部127Aが、d軸電流値Id(=IdH)、(6)式により算出された抵抗値R、(7)式により算出された逆起電力係数KE、並びに、ステップS14において取得されたq軸電流値IqH、q軸電圧指令値VdH及び回転速度ωeHに基づいて、上述の(4)式を利用して、d軸インダクタンスLdを算出する。すなわち、パラメータ算出処理部127Aは、次の(8)式により、d軸インダクタンスLdを算出する。
  Ld=(VqH-R・IqH-KE・ωeH)/(ωeH・IdH)  …(8)
 こうしてステップS21~S24を実行することにより回路パラメータを算出すると、ステップS15の処理が終了する。そして、処理は、図5のステップS16へ進む。
 以上説明したように、本第1実施形態では、PMモータ310が回転中に、PMモータ310のd軸電流値Idの変化波形が矩形波状に制御され、2つの電流状態が順次発生する計測モードにおいて、PMモータ310の回転速度ωe、d軸電流値Id及びq軸電流値Iq、並びに、d軸電圧指令値Vd及びq軸電圧指令値Vqを、パラメータ算出処理部127Aが取得する。そして、パラメータ算出処理部127Aが、取得結果に基づいて、PMモータ310の回路パラメータを算出する。
 したがって、本第1実施形態によれば、PMモータの回路パラメータを精度良く、かつ、簡易に計測することができる。
 また、本第1実施形態では、PMモータ310のd軸電流値Idの変化波形における一方側d軸電流値IdLを「0」とした。このため、簡易な算出式(5)~(8)式により、回路パラメータを算出することができる。
 また、本第1実施形態では、計測モードの期間におけるd軸電流値Idの平均が、所望のd軸電流値IdDに一致するように制御するようにした。このため、計測モードの期間において、PMモータ310が発生するトルクと、所望とするトルクTmDとのずれを抑制することができる。
 また、本第1実施形態では、計測モードの期間には、PMモータ310の回転の開始時点から始まる期間が含まれるようにした。このため、様々な電流状態におけるPMモータ310の回路パラメータを計測することができる。
 [第2実施形態]
 次に、本発明の第2実施形態に係るモータ制御装置100Bを、図7~図10を主に参照して説明する。
 <構成>
 モータ制御装置100Bは、上述した第1実施形態のモータ制御装置100Aと比べて、回路パラメータ計測処理部120Aに代えて、図7に示されるように構成された回路パラメータ計測処理部120Bを備える点が異なっている。そして、回路パラメータ計測処理部120Bは、回路パラメータ計測処理部120Aと比べて、矩形波形加工部121Aに代えて、矩形波形加工部121Bを備える点、及び、パラメータ算出処理部127Aに代えて、パラメータ算出処理部127Bを備える点が異なっている。以下、これらの相違点に主に着目して説明する。
 上記の矩形波形加工部121Bは、電流指令値生成部110から送られたq軸電流指令値IqD、d軸電流指令値IdD及び計測開始指令を受ける。そして、矩形波形加工部121Bは、計測開始指令を受けると、予め定められた期間長の計測処理期間にわたってq軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdDに対して矩波形を重畳させる矩形波加工を施し、矩形波加工結果を、電流指令値として減算部122q及び減算部122dへ送る。また、矩形波形加工部121Bは、計測開始指令を受けた後の計測処理期間以外の通常期間においては、電流指令値生成部110から送られたq軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdDを、そのまま電流指令値として減算部122q及び減算部122dへ送る。
 すなわち、矩形波形加工部121Bは、d軸電流指令値IdDに加えて、q軸電流指令値IqDについても矩形波形加工を行う点が、上述した矩形波形加工部121Aと異なっている。なお、矩形波形加工部121Bによる矩形波加工については、後述する。
 上記のパラメータ算出処理部127Bは、矩形波形加工部121Bと矩形波形加工部121Aの相違に対応して、上述したパラメータ算出処理部127Aの場合とは異なる取得タイミングで、q軸電圧指令値Vq、d軸電圧指令値Vd及び回転速度ωeを取得するとともに、パラメータ算出処理部127Aの場合とは異なる算出式を利用して回路パラメータを算出する。なお、パラメータ算出処理部127Bによる回路パラメータの算出処理については、後述する。
 <動作>
 次に、上記のように構成されたモータ制御装置100Bの動作について、パラメータ算出処理部127Bによる回路パラメータの算出処理に主に着目して説明する。なお、モータ制御装置100Bは、矩形波形加工部121B及びパラメータ算出処理部127B以外の要素は、上述したモータ制御装置100Aの場合と同様に動作する。
 《計測処理期間以外の期間における動作》
 回路パラメータ計測処理部120Bは、計測開始指令に対応した回路パラメータの計測処理期間以外の期間においては、q軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdDを反映したq軸電流値Iq及びd軸電流値Idの電流をPMモータ310に流すための制御を行う。すなわち、回路パラメータ計測処理部120Bは、計測処理期間以外の期間においては、回路パラメータ計測処理部120Aと同様の動作を行う。
 《計測処理期間における動作》
 計測開始指令を受けると、回路パラメータ計測処理部120Bでは、矩形波形加工部121Bが、所定長の計測処理期間にわたって、矩形波加工を行う。こうした矩形波加工によって生成される波形の例が図8に示されている。
 図8には、PMモータ310の回転中であって、q軸電流指令値(すなわち、所望のq軸電流値)IqD及びd軸電流指令値(すなわち、所望のd軸電流値)IdDがほぼ一定の場合における矩形波加工結果が示されている。この図8に例示されるように、矩形波形加工部121Bは、d軸電流指令値IdDに対しては、矩形波形加工部121Aの場合と同様の矩形波形加工を施す。
 また、矩形波形加工部121Bは、q軸電流指令値IqDに対しては、電流指定値(すなわち、q軸電流値Iq)の一方側値IqLが「0」であり、他方側値IqHが「2・IqD」である矩形波への加工を行う。ここで、矩形波形加工部121Bは、矩形波加工期間における平均q軸電流値をq軸電流指令値IqDとすべく、一方側値期間長ΔTqLと他方側値期間長ΔTqHとを同一期間長(ΔTdL+ΔTdH)としている。
 ここで、本第2実施形態では、図8に示されるように、矩形波形加工部121Bは、開始時刻TSから始まる計測処理期間の当初における期間長ΔTdLの期間においては、q軸電流指令値IqDに対する加工は行わない。そして、開始時刻TSから期間長ΔTdLを経過した後に、矩形波形加工部121Bは、q軸電流指令値IqDに対する加工処理を開始し、まず、一方側値IqL(=「0」)とする加工を行うようになっている。
 なお、PMモータ310の回転開始からの計測処理期間においても、矩形波形加工部121Bは、上述した図4の場合と同様の矩形波形加工を、d軸電流指令値IdDに対して施す。また、PMモータ310の回転開始からの計測処理期間において、矩形波形加工部121Bは、図8の場合と同様に、q軸電流指令値IqDに対して、電流指定値(すなわち、q軸電流値Iq)の一方側値IqLを「0」とするとともに、一方側値期間長ΔTqLと他方側値期間長ΔTqHとを同一期間長(ΔTdL+ΔTdH)とする。そして、一方側値期間と、その次の他方側値期間との2つの期間にわたる平均q軸電流値が、当該2つの期間にわたるq軸電流指令値IqDの平均値となるように、q軸電流指令値IqDに対する矩形波加工を行うようになっている。
 こうした電流指定値が減算部122q及び減算部122dに供給された結果、PMモータ310には、当該電流指定の波形に追随する波形のq軸電流及びd軸電流が流れ、それらの電流値が電流検出器320及び座標変換部125により得られる。こうして得られたq軸電流値Iq及びd軸電流値Idが、座標変換部125からパラメータ算出処理部127Bへ送られる。また、上述した第1実施形態の場合と同様に、回転速度ωeが、回転速度算出部126により算出され、パラメータ算出処理部127Bへ送られる。さらに、第1実施形態の場合と同様に、q軸電圧指令値Vq及びd軸電圧指令値Vdが、PI演算部123q,123dからパラメータ算出処理部127Bへ送られる。
 (回路パラメータ算出処理)
 次に、パラメータ算出処理部127Bによる回路パラメータ算出処理に際しては、図9に示されるように、まず、ステップS31において、パラメータ算出処理部127Bが、d軸電流値Id及びq軸電流値Iqを取得し、d軸電流値Idが「0」であり、かつ、q軸電流値Iqが「IqD」であるか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合(ステップS31:N)には、ステップS31の処理が繰り返される。
 ステップS31における判定の結果が肯定的となると(ステップS31:Y)、処理はステップS32へ進む。このステップS32では、パラメータ算出処理部127Bが、d軸電流値Idが「0」であり、かつ、q軸電流値Iqが「IqD」である場合のq軸電圧指令値Vq(=VqLD)、d軸電圧指令値Vd(=VdLD)及び回転速度ωe(=ωeLD)を取得する。
 次に、ステップS33において、パラメータ算出処理部127Bが、d軸電流値Id及びq軸電流値Iqを取得し、d軸電流値Idが「IdH(≠0)」であり、かつ、q軸電流値Iqが「0」であるか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合(ステップS33:N)には、ステップS33の処理が繰り返される。
 ステップS33における判定の結果が肯定的となると(ステップS33:Y)、処理はステップS34へ進む。このステップS34では、パラメータ算出処理部127Bが、d軸電流値Idが「IdH(≠0)」であり、かつ、q軸電流値Iqが「0」である場合のq軸電圧指令値Vq(=VqHL)、d軸電圧指令値Vd(=VdHL)及び回転速度ωe(=ωeHL)を取得する。
 次いで、ステップS35において、パラメータ算出処理部127Bが、d軸電流値Id及びq軸電流値Iqを取得し、d軸電流値Idが「0」であり、かつ、q軸電流値Iqが「0」であるか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合(ステップS35:N)には、ステップS35の処理が繰り返される。
 ステップS35における判定の結果が肯定的となると(ステップS35:Y)、処理はステップS36へ進む。このステップS36では、パラメータ算出処理部127Bが、d軸電流値Idが「0」であり、かつ、q軸電流値Iqが「0」である場合のq軸電圧指令値Vq(=VqLL)、d軸電圧指令値Vd(=VdLL)及び回転速度ωe(=ωeLL)を取得する。
 次に、ステップS37において、パラメータ算出処理部127Bが、回路パラメータの算出を行う。このステップS37における処理については、後述する。
 次に、ステップS38において、パラメータ算出処理部127Bが、ステップS37において算出された回路パラメータ(すなわち、d軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLq、抵抗値R及び逆起電力係数KE)を電流指令値生成部110へ送る。そして、パラメータ算出処理部127Bは、処理を終了する。
 こうして算出された回路パラメータを受けた電流指令値生成部110は、次の回路パラメータの算出結果を受けるまで、今回の回路パラメータの算出結果を参照して、q軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdDを生成する。そして、電流指令値生成部110は、生成されたq軸電流指令値IqD及びd軸電流指令値IdDを、回路パラメータ計測処理部120Bへ送る。
 (ステップS37における回路パラメータの算出)
 次に、ステップS37における回路パラメータの算出について説明する。
 かかる回路パラメータの算出に際しては、図10に示されるように、まず、ステップS41において、パラメータ算出処理部127Bが、d軸電流値Id(=0)、q軸電流値Iq(=IqD)、並びに、ステップS32において取得されたd軸電圧指令値VdLD及び回転速度ωeLDに基づいて、上述の(3)式を利用して、q軸インダクタンスLqを算出する。すなわち、パラメータ算出処理部127Bは、次の(9)式により、q軸インダクタンスLqを算出する。
  Lq=VdLD/(ωeLD・IqD)        …(9)
 次いで、ステップS42において、パラメータ算出処理部127Bが、d軸電流値Id(=IdH)、並びに、ステップS34において取得されたd軸電圧指令値VdHLに基づいて、上述の(3)式を利用して、抵抗値Rを算出する。すなわち、パラメータ算出処理部127Bは、次の(10)式により、抵抗値Rを算出する。
  R=VdHL/IdH             …(10)
 次に、ステップS43において、パラメータ算出処理部127Bが、ステップS36において取得されたd軸電圧指令値VdLL及び回転速度ωeLLに基づいて、上述の(4)式を利用して、逆起電力係数KEを算出する。すなわち、パラメータ算出処理部127Bは、次の(11)式により、逆起電力係数KEを算出する。
  KE=VqLL/ωeLL             …(11)
 そして、ステップS44において、パラメータ算出処理部127Bが、d軸電流値Id(=IdH)、(11)式により算出された逆起電力係数KE、並びに、ステップS34において取得されたq軸電圧指令値VqHL及び回転速度ωeHLに基づいて、上述の(4)式を利用して、d軸インダクタンスLdを算出する。すなわち、パラメータ算出処理部127Bは、次の(12)式により、d軸インダクタンスLdを算出する。
  Ld=(VqHL-KE・ωeHL)/(ωeHL・IdH)  …(12)
 こうしてステップS41~S44を実行することにより回路パラメータを算出すると、ステップS37の処理が終了する。そして、処理は、図9のステップS38へ進む。
 以上説明したように、本第2実施形態では、PMモータ310が回転中に、PMモータ310のd軸電流値Id及びq軸電流値Iqの変化波形が矩形波状に制御され、4つの電流状態が順次発生する計測モードにおいて、PMモータ310の回転速度ωe、d軸電流値Id及びq軸電流値Iq、並びに、d軸電圧指令値Vd及びq軸電圧指令値Vqを、パラメータ算出処理部127Bが取得する。そして、パラメータ算出処理部127Bが、取得結果に基づいて、PMモータ310の回路パラメータを算出する。
 したがって、本第2実施形態によれば、PMモータの回路パラメータを精度良く、かつ、簡易に計測することができる。
 また、本第2実施形態では、PMモータ310のd軸電流値Idの変化波形における一方側d軸電流値IdLを「0」とするとともに、q軸電流値Iqの変化波形における一方側q軸電流値IdLを「0」とした。このため、上述した第1実施形態における算出式(5)~(8)式よりも簡易な(9)~(12)式より、回路パラメータを算出することができる。
 また、本第2実施形態では、計測モードの期間におけるd軸電流値Idの平均が、所望のd軸電流値IdDに一致するように制御するとともに、計測モードの期間におけるq軸電流値Iqの平均が、所望のq軸電流値IqDに一致するように制御するようにした。このため、計測モードの期間において、PMモータ310が発生するトルクと、所望とするトルクTmDとのずれを抑制することができる。
 また、本第2実施形態では、第1実施形態の場合と同様に、計測モードの期間には、PMモータ310の回転の開始時点から始まる期間が含まれるようにした。このため、様々な電流状態におけるPMモータ310の回路パラメータを計測することができる。
 [第3実施形態]
 次に、本発明の第3実施形態に係るモータ制御装置100Cを、図11を主に参照して説明する。
 モータ制御装置100Cは、上述した第1実施形態のモータ制御装置100Aと比べて、回路パラメータ計測処理部120Aに代えて、図11に示されるように構成された回路パラメータ計測処理部120Cを備える点が異なっている。そして、回路パラメータ計測処理部120Cは、回路パラメータ計測処理部120Aと比べて、パラメータ算出処理部127Aに代えて、パラメータ算出処理部127Cを備える点が異なっている。以下、これらの相違点に主に着目して説明する。
 上記のパラメータ算出処理部127Cは、パラメータ算出処理部127Aと比べて、平均値算出部129を更に備えている。この平均値算出部129は、q軸電流値Iq、d軸電流値Id、q軸電圧指令値Vq、d軸電圧指令値Vd及び回転速度ωeを、一方側値期間中及び他方側期間中において、一方側値期間長ΔTdL(=他方側値期間長ΔTdH)の1/2未満の期間長にわたって、連続的に取得する。引き続き、平均値算出部129は、当該取得結果のそれぞれの時間平均値を算出する。そして、パラメータ算出処理部127Cは、算出された時間平均値を、q軸電流値Iq、d軸電流値Id、q軸電圧指令値Vq、d軸電圧指令値Vd及び回転速度ωeと同様に扱い、回路パラメータを算出する。
 したがって、本第3実施形態によれば、第1実施形態の場合と同様の効果を奏するとともに、電流状態の変更により、多様な状態における回路パラメータを算出することができる。さらに、q軸電流値Iq、d軸電流値Id、q軸電圧指令値Vq、d軸電圧指令値Vd及び回転速度ωeが一方側値期間中及び他方側期間中において微妙に変動しても、時間平均化しているので、第1実施形態の場合よりも精度を向上して、回路パラメータを算出することができる。
 [第4実施形態]
 次に、本発明の第4実施形態に係るモータ制御装置100Dを、図12及び図13を主に参照して説明する。
 図12に示されるように、モータ制御装置100Dは、上述した第1実施形態のモータ制御装置100Aと比べて、回路パラメータ計測処理部120Aに代えて、回路パラメータ計測処理部120Dを備える点が異なっている。この回路パラメータ計測処理部120Dは、電流検出器320により検出されたPMモータ310を流れる電流値、及び、回転位置検出器330により検出されたPMモータ310の回転位置に加えて、電圧検出器340により検出されたPMモータ310に印加される電圧値を受けるようになっている。
 上記の電圧検出器340は、モータ制御装置100DからPMモータ310へ供給された3相電圧であるU相制御電圧、V相制御電圧及びW相制御電圧を検出する。そして、電圧検出器340は、検出結果として得られたU相電圧検出値VU、V相電圧検出値VV及びW相電圧検出値VWを、モータ制御装置100Dへ送る。
 《回路パラメータ計測処理部120Dの構成》
 次に、回路パラメータ計測処理部120Dの構成について説明する。
 回路パラメータ計測処理部120Dは、図13に示されるように、回路パラメータ計測処理部120Aと比べて、上述したパラメータ算出処理部127Aに代えて、パラメータ算出処理部127Dを備える点、及び、座標変換部128を更に備える点が異なっている。以下、これらの相違点に主に着目して説明する。
 パラメータ算出処理部127Dは、パラメータ算出処理部127Aと比べて、PI演算部123qから送られたq軸電圧指令値、及び、PI演算部123dから送られたd軸電圧指令値に代えて、座標変換部128から送られたq軸電圧検出値Vq及びd軸電圧検出値Vdを受ける。そして、パラメータ算出処理部127Dは、q軸電圧検出値Vq、d軸電圧検出値Vd、q軸電流値Iq、d軸電流値Id及び回転速度ωeに基づいて、PMモータ310の回路パラメータを算出する。こうして算出された回路パラメータは、電流指令値生成部110へ送られる。
 上記の座標変換部128は、電圧検出器340から送られたU相電圧検出値VU、V相電圧検出値VV及びW相電圧検出値VWを受ける。そして、座標変換部128は、U相電圧検出値VU、V相電圧検出値VV及びW相電圧検出値VWに対して座標変換を施して、q軸電圧検出値Vq及びd軸電圧検出値Vdを算出する。座標変換部128により算出されたq軸電圧検出値Vq及びd軸電圧検出値Vdは、パラメータ算出処理部127Dへ送られる。
 <動作>
 次に、上記のように構成されたモータ制御装置100Dの動作について、パラメータ算出処理部127Dによる回路パラメータの算出処理に着目して説明する。なお、モータ制御装置100Dにおいては、パラメータ算出処理部127D以外の要素は、上述したモータ制御装置100Aの場合と同様に動作する。
 計測開始指令を受けると、回路パラメータ計測処理部120Dでは、回路パラメータ計測処理部120Aの場合と同様に、矩形波形加工部121Aが、所定長の計測処理期間にわたって、矩形波加工を行う。引き続き、回路パラメータ計測処理部120Dにおけるパラメータ算出処理部127Dが、第1実施形態におけるq軸電圧指令値Vq及びd軸電圧指令値Vdの取得タイミングと同様のタイミングで、q軸電圧検出値Vq及びd軸電圧検出値Vdを座標変換部128から取得する。そして、パラメータ算出処理部127Dは、取得されたq軸電圧検出値Vq及びd軸電圧検出値Vdを、第1実施形態におけるq軸電圧指令値Vq及びd軸電圧指令値Vdと同様に扱って、回路パラメータを算出する。
 以上説明したように、本第4実施形態によれば、第1実施形態の場合と同様の効果を奏するとともに、電流状態の変更により、多様な状態における回路パラメータを算出することができる。さらに、第1実施形態におけるq軸電圧指令値及びd軸電圧指令値に代え、PMモータ310の実際に印加されるq軸電圧検出値及びd軸電圧検出値を利用して回路パラメータを算出するので、第1実施形態の場合よりも回路パラメータの算出精度を向上させることができる。
 [第5実施形態]
 次に、本発明の第5実施形態に係るモータ制御装置100Dを、図14を主に参照して説明する。本第5実施形態は、第1実施形態に対する第4実施形態への変形と同様の変形を、第2実施形態に対して行った実施形態である。
 <構成>
 モータ制御装置100Eは、上述した第4実施形態のモータ制御装置100Dと比べて、回路パラメータ計測処理部120Dに代えて、図14に示されるように構成された回路パラメータ計測処理部120Eを備える点が異なっている。そして、回路パラメータ計測処理部120Eは、回路パラメータ計測処理部120Dと比べて、矩形波形加工部121Aに代えて、矩形波形加工部121Bを備える点、及び、パラメータ算出処理部127Dに代えて、パラメータ算出処理部127Eを備える点が異なっている。以下、これらの相違点に主に着目して説明する。
 上記の矩形波形加工部121Bは、上述した第2実施形態において説明したように、d軸電流指令値IdDに加えて、q軸電流指令値IqDについても矩形波形加工を行う点が、上述した矩形波形加工部121Aと異なっている。また、パラメータ算出処理部127Eは、矩形波形加工部121Bと矩形波形加工部121Aとの相違に対応して、上述したパラメータ算出処理部127Dの場合とは異なる取得タイミング(すなわち、第2実施形態における場合と同様の取得タイミング)で、q軸電圧検出値Vq及びd軸電圧検出値Vdを取得するとともに、パラメータ算出処理部127Dの場合とは異なる算出式(すなわち、第2実施形態における場合と同様の算出式)を利用して回路パラメータを算出する。
 <動作>
 計測開始指令を受けると、回路パラメータ計測処理部120Eでは、回路パラメータ計測処理部120Bの場合と同様に、矩形波形加工部121Bが、所定長の計測処理期間にわたって、矩形波加工を行う。引き続き、回路パラメータ計測処理部120Eにおけるパラメータ算出処理部127Eが、第2実施形態におけるq軸電圧指令値Vq及びd軸電圧指令値Vdの取得タイミングと同様のタイミングで、q軸電圧検出値Vq及びd軸電圧検出値Vdを座標変換部128から取得する。そして、パラメータ算出処理部127Eは、取得されたq軸電圧検出値Vq及びd軸電圧検出値Vdを、第2実施形態におけるq軸電圧指令値Vq及びd軸電圧指令値Vdと同様に扱って、回路パラメータを算出する。
 以上説明したように、本第5実施形態によれば、第2実施形態の場合と同様の効果を奏するとともに、電流状態の変更により、多様な状態における回路パラメータを算出することができる。さらに、第1実施形態におけるq軸電圧指令値及びd軸電圧指令値に代え、PMモータ310の実際に印加されるq軸電圧検出値及びd軸電圧検出値を利用して回路パラメータを算出するので、第1実施形態の場合よりも回路パラメータの算出精度を向上させることができる。
 また、本第5実施形態では、第2実施形態の場合と同様に、PMモータ310のd軸電流値Idの変化波形における一方側d軸電流値IdLを「0」とするとともに、q軸電流値Idの変化波形における一方側q軸電流値IdLを「0」とした。このため、上述した第4実施形態における算出式(5)~(8)式よりも簡易な(9)~(12)式より、回路パラメータを算出することができる。
 [実施形態の変形]
 本発明は、上記の第1~第5実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
 例えば、上記の第1実施形態に対する上記の第3実施形態への変形は、上記の第2,4,5実施形態に対しても適用することができる。かかる変形を行うことにより、第2,4,5実施形態よりも精度を向上して、回路パラメータを算出することができる。
 また、上記の第1~第5実施形態では、d軸電流指定値に対する矩形波形加工は、一方側値IdLを「0」とし、他方側値IdHを「2・IdD」とするとともに、一方側値期間長ΔTdLと他方側値期間長ΔTdHとを同一期間長とするようにした。これに対し、一方側値IdLを「0」とするとともに、矩形波加工期間における平均d軸電流値をd軸電流指令値IdDと一致させる加工であれば、他方側値IdHが「2・IdD」とは異なり、かつ、一方側値期間長ΔTdLと他方側値期間長ΔTdHとが異なる加工を行うようにしてもよい。
 かかる矩形波形加工の例が図15及び図16に示されている。ここで、図15には、他方側値IdHを所望のd軸電流値IdDの4倍に制御するとともに、他方側値期間長ΔTdHを一方側期間長ΔTdLの(1/3)倍に制御する例が示されている。また、図16には、他方側値IdHを所望のd軸電流値IdDの(4/3)倍に制御するとともに、他方側値期間長ΔTdHを一方側期間長ΔTdLの3倍に制御する例が示されている。
 さらに、矩形波形加工に際しては、一方側値IdLが「0」とするとともに、矩形波加工期間における平均d軸電流値をd軸電流指令値IdDと一致させることを条件として、他方側値IdHを様々な値とする加工を順次行うようにしてもよい。この場合には、上記の第1~第3実施形態の場合と比べて、より多くの電流状態におけるPMモータ310の回路パラメータを算出することができる。
 なお、第2実施形態におけるq軸電流指令値に対する矩形波形加工につても、矩形波加工期間における平均q軸電流値をq軸電流指令値IqDと一致させることを条件として、他方側値IqHを様々な値とする加工を行うようにしてもよい。
 また、上記の第1実施形態では、計測処理期間におけるd軸電流値の平均値を、所望のd軸電流値に一致させるようにd軸電流値を制御することにより、PMモータ310が発生するトルクと、所望とするトルクTmDとのずれを抑制するようにした。これに対し、計測処理期間におけるd軸電流値及びq軸電流値を制御することにより、計測処理期間においてPMモータ310が発生するトルクを所望とするトルクTmDに一致させるようにしてもよい。
 かかる制御に際しては、図17(A)に示されるように定義される位相差β(電気角表現による)により、モータトルクTmが変化することを利用する。この位相差βが変化すると、モータトルクTmは、図17(B)に示されるように変化する。かかるモータトルクTmの変化の特性曲線は、上述した第1~第5実施形態により推定される回路パラメータの変動により変化する。
 そして、PMモータを回転させる際には、一般に、モータトルクの発生効率を最大とするために、図17(C)において黒丸にて示される位相差としつつ、モータトルクが所望のトルク値TmDとなるように、d軸電流値Id及びq軸電流値Iqが決定される。上述のように、モータトルクTmの変化の特性曲線は、回路パラメータの変動により変化するが、実際の動作状態において、上述した第1~第5実施形態における推定処理により得られた回路パラメータを使い、常に最大トルクの発生状態になるように、d軸電流値Id及びq軸電流値Iqを決定することで、所望のトルクを得ることが可能である。
 なお、図17(A)から明らかなように、位相差βが「0」の場合には、d軸電流値Idが「0」となる。
 かかる関係を利用して、計測処理期間の一方側電流値期間及び他方側電流値期間の双方において、所望のトルク値TmDを発生させる例が、図18(A)~(C)に示されている。図18(A)に示される例においては、まず、一方側d軸電流値IdL(=0)とした場合(すなわち、位相差が「0」の場合)に、モータトルクTmが所望のトルク値TmDとなるようにq軸電流値Iqを決定する。こうして決定されたq軸電流値Iqを維持した場合、位相差に応じて、モータトルクTmは実線で示される変化をする。
 引き続き、当該変化において所望のトルク値TmDとなる位相差(≠0)に対応するd軸電流値を、上述した他方側d軸電流値IdHに決定する。こうして決定されたq軸電流値Iq、d軸電流値IdL(=0),IdHに従って、計測処理期間における矩形波形生成を行うことにより、PMモータ310が発生するトルクを所望とするトルクTmDに常時一致させつつ、回路パラメータを算出することができる。
 また、図18(B)に示される例においては、まず、一方側d軸電流値IdL(=0)とした場合(すなわち、位相差が「0」の場合)において発生するモータトルクが所望のトルク値TmDとは異なるq軸電流値Iqを決定する。引き続き、当該q軸電流値Iqを維持した場合に、位相差が「0」の場合のトルク値との平均値が所望のトルク値TmDであるトルク値となる位相差に対応するd軸電流値を、上述した他方側d軸電流値IdHに決定する。こうして決定されたq軸電流値Iq、d軸電流値IdL(=0),IdHに従って、計測処理期間における矩形波形生成を行うことにより、PMモータ310が発生するトルクの平均値を所望とするトルクTmDに一致させつつ、回路パラメータを算出することができる。
 また、図18(C)に示される例においては、モータトルクTmを一方側d軸電流値IdL(=0)とした場合(すなわち、位相差が「0」の場合)に所望のトルク値TmDとなるように一方側q軸電流値を決定する。また、2点鎖線で示されるように最大値が所望のトルク値TmDとなるように他方側q軸電流値を決定したうえで、最大値(=所望のトルク値TmD)となる位相差に対応するd軸電流を、他方側d軸電流値IdHに決定する。こうして決定された一方側q軸電流値、他方側q軸電流値、d軸電流値IdL(=0),IdHに従って、計測処理期間における矩形波形生成を行うことにより、PMモータ310が発生するトルクを所望とするトルクTmDに常時一致させつつ、回路パラメータを算出することができる。
 上記の計測処理期間においてPMモータ310が発生するトルクを所望とするトルクTmDに一致させる電流制御の考え方は、第2,3実施形態に対しても適用することができる。
 なお、上記の実施形態における電流指令値生成部及び回路パラメータ計測処理部を、中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)等を備えた演算部としてのコンピュータとして構成し、予め用意されたプログラムを当該コンピュータで実行することにより、電流指令値生成部及び回路パラメータ計測処理部における処理の一部又は全部を実行するようにしてもよい。このプログラムはハードディスク、CD-ROM、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、当該コンピュータによって記録媒体からロードされて実行される。また、このプログラムは、CD-ROM、DVD等の可搬型記録媒体に記録された形態で取得されるようにしてもよいし、インターネットなどのネットワークを介した配信の形態で取得されるようにしてもよい。

Claims (15)

  1.  ベクトル制御が行われる3相永久磁石同期モータのd軸電流及びq軸電流の制御を、d軸電圧及びq軸電圧を制御することにより行うモータ制御装置であって、
     前記3相永久磁石同期モータが回転中に、前記3相永久磁石同期モータのd軸電流値の変化波形が矩形波状に制御され、2つの電流状態が順次発生する計測モードにおいて、前記3相永久磁石同期モータの回転速度、d軸電流値及びq軸電流値、並びに、d軸制御電圧情報及びq軸制御電圧情報を取得する取得部と;
     前記取得部による取得結果に基づいて、前記3相永久磁石同期モータの回路パラメータを算出する回路パラメータ算出部と; 
     を備えることを特徴とするモータ制御装置。
  2.  前記2つの電流状態の一方における前記d軸電流値はゼロである、ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  3.  前記計測モードの期間における前記d軸電流値は、事前の回路パラメータ算出値を使用して算出するトルクが、所望とするトルクとなるようなd軸電流値に制御される、ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  4.  前記計測モードの期間における前記q軸電流値は、事前の回路パラメータ算出値を使用して算出するトルクが、所望とするトルクとなるようなq軸電流値に制御される、ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  5.  前記計測モードの期間において、前記q軸電流値の変化波形が、前記d軸電流値の変化波形とは周期及び位相の少なくとも一方が異なる矩形波状に制御され、
     前記回路パラメータ算出部は、前記d軸電流値の2つの電流状態のそれぞれと、前記q軸電流値の2つの電流状態のそれぞれとの組み合わせた4つの状態のそれぞれにおける前記取得部による取得結果に基づいて、前記回路パラメータを算出する、
     ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  6.  前記q軸電流値に関する2つの電流状態の一方における前記q軸電流値はゼロである、ことを特徴とする請求項5に記載のモータ制御装置。
  7.  前記計測モードの期間における前記q軸電流値は、事前の回路パラメータ算出値を使用して算出するトルクが、所望とするトルクとなるようなq軸電流値に制御される、ことを特徴とする請求項5に記載のモータ制御装置。
  8.  前記d軸制御電圧情報は、前記d軸電圧の指令値であり、
     前記q軸制御電圧情報は、前記q軸電圧の指令値である、
     ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  9.  前記回路パラメータ算出部は、前記2つの電流状態ごとに、前記d軸電流値、前記q軸電流値、前記d軸電圧の指令値、前記q軸電圧の指令値及び前記回転速度のそれぞれの平均値を算出する平均値算出部を備え、
     前記回路パラメータ算出部は、前記平均値算出部による算出結果に基づいて、前記回路パラメータを算出する、
     ことを特徴とする請求項8に記載のモータ制御装置。
  10.  前記d軸制御電圧情報は、前記d軸電圧の検出値であり、
     前記q軸制御電圧情報は、前記q軸電圧の検出値である、
     ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  11.  前記回路パラメータ算出部は、前記2つの電流状態ごとに、前記d軸電圧の検出値、前記q軸電圧の検出値、前記d軸電流値、前記q軸電流値及び前記回転速度のそれぞれの平均値を算出する平均値算出部を備え、
     前記回路パラメータ算出部は、前記平均値算出部による算出結果に基づいて、前記回路パラメータを算出する、
     ことを特徴とする請求項10に記載のモータ制御装置。
  12.  前記計測モードの期間には、前記3相永久磁石同期モータの回転の開始時点から始まる期間が含まれる、ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  13.  ベクトル制御が行われる3相永久磁石同期モータのd軸電流及びq軸電流の制御を、d軸電圧及びq軸電圧を制御することにより行うモータ制御装置において使用されるモータ制御方法であって、
     前記3相永久磁石同期モータが回転中に、前記3相永久磁石同期モータのd軸電流値の変化波形が矩形波状に制御され、2つの電流状態が順次発生する計測モードにおいて、前記3相永久磁石同期モータの回転速度、d軸電流値及びq軸電流値、並びに、d軸制御電圧情報及びq軸制御電圧情報を取得する取得工程と;
     前記取得工程における取得結果に基づいて、前記3相永久磁石同期モータの回路パラメータを算出する回路パラメータ算出工程と;
     を備えることを特徴とするモータ制御方法。
  14.  請求項13に記載のモータ制御方法を演算部に実行させる、ことを特徴とするモータ制御プログラム。
  15.  請求項14に記載のモータ制御プログラムが、演算部により読み取り可能に記録されている、ことを特徴とする記録媒体。
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