WO2014073053A1 - モータ制御装置及びモータ制御方法 - Google Patents

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WO2014073053A1
WO2014073053A1 PCT/JP2012/078850 JP2012078850W WO2014073053A1 WO 2014073053 A1 WO2014073053 A1 WO 2014073053A1 JP 2012078850 W JP2012078850 W JP 2012078850W WO 2014073053 A1 WO2014073053 A1 WO 2014073053A1
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WO
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axis current
motor
current value
value
torque
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Application number
PCT/JP2012/078850
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English (en)
French (fr)
Inventor
小林　正規
加藤　正浩
Original Assignee
パイオニア株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/143—Inertia or moment of inertia estimation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/183—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using an injected high frequency signal

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.
  • the moment of inertia viewed from the PM motor is an important factor.
  • the moment of inertia viewed from the PM motor changes according to the contact state between the drive wheel and the road surface.
  • the rotational angular velocity of the PM motor changes depending on the magnitude of the moment of inertia. Therefore, in order to control the PM motor, it is important to measure the moment of inertia viewed from the PM motor at each time point.
  • Patent Document 1 a technique for measuring the moment of inertia seen from the PM motor in a state where the stepping motor and the load are coupled.
  • Patent Document 1 a technique for measuring the moment of inertia seen from the stepping motor in a state where the stepping motor and the load are coupled.
  • Patent Document 1 Reference: hereinafter referred to as “conventional example”.
  • the torque characteristic is measured by comparing the waveform characteristic of the drive current flowing into an arbitrary phase with the waveform characteristic of the drive current when a known torque is applied. Then, the moment of inertia is obtained from the difference between the load torque when the stepping motor is rotated at a constant cycle and the load torque when the stepping motor is rotated at a constant acceleration.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a new motor control device and motor control method that can accurately and easily measure the moment of inertia when viewed from a PM motor.
  • a motor control device for controlling a three-phase permanent magnet synchronous motor in which vector control is performed, wherein the change waveform of the q-axis current value of the three-phase permanent magnet synchronous motor is rectangular.
  • An acquisition unit that acquires the q-axis current value and the d-axis current value and rotation speed of the three-phase permanent magnet synchronous motor in a measurement mode in which two current states are sequentially generated;
  • a torque calculation unit for calculating the torque of the three-phase permanent magnet synchronous motor based on the acquired d-axis current value and q-axis current value; and the torque calculated by the torque calculation unit and acquired by the acquisition unit
  • a moment of inertia calculating unit for calculating a moment of inertia of the three-phase permanent magnet synchronous motor based on the rotation speed.
  • a motor control method used in a motor control device for controlling a three-phase permanent magnet synchronous motor in which vector control is performed, the q-axis current of the three-phase permanent magnet synchronous motor. Acquisition of the q-axis current value and the d-axis current value and rotation speed of the three-phase permanent magnet synchronous motor in a measurement mode in which the change waveform of the value is controlled in a rectangular wave shape and two current states are generated sequentially.
  • 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. 1 It is a block diagram showing a schematic structure of a motor control device concerning a 1st embodiment. It is a block diagram which shows the structure of the electric current control part in FIG. It is a figure for demonstrating the waveform processing in the measurement process period by the rectangular waveform processing part in FIG. It is a figure for demonstrating the time change of the motor torque and rotation speed corresponding to the waveform process shown by FIG. It is a flowchart for demonstrating the process by the data acquisition part of FIG. It is a flowchart for demonstrating the process by the torque calculation part of FIG. It is a flowchart for demonstrating the process by the inertia moment calculation part of FIG. It is a block diagram which shows the schematic structure of the motor control apparatus which concerns on 2nd Embodiment.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the structure of the electric current control part in FIG. It is a figure for demonstrating the waveform processing in the measurement process period by the rectangular waveform processing part in FIG. It is a figure for demonstrating the time change of the motor torque and rotational speed corresponding to the waveform process shown by FIG. It is a figure for demonstrating a modification.
  • 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 ).
  • the rotational position detector 330 described above 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 110A, a current control unit 120A, a pulse width modulation (PWM) unit 130, and an inverter unit 140.
  • the motor control device 100A includes a coordinate conversion unit 150, a rotation speed calculation unit 160, a torque calculation unit 180, and an inertia moment calculation unit 190A.
  • the current command value generation unit 110A 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 thus generated are sent to the current control unit 120A.
  • the current command value generation unit 110A sends a measurement start command to the current control unit 120A, the data acquisition unit 170A, the torque calculation unit 180, and the inertia moment calculation unit 190A.
  • This measurement start command includes designation of the current change width ⁇ I q and the time width ⁇ t.
  • the current change width ⁇ I q and the time width ⁇ t specified by the measurement start command are set such that the change speed of the rotational speed value ⁇ m is substantially constant within the period of the time width ⁇ t.
  • the measurement start command is issued during a period in which the desired motor torque value T mD changes moderately.
  • current command value generation unit 110A receives the calculation result of the moment of inertia of PM motor 310 sent from inertia moment calculation unit 190A. Then, the current command value generation unit 110A 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 current control unit 120A receives the q-axis current command value I qD and the d-axis current command value I dD and the measurement start command sent from the current command value generation unit 110A.
  • the current control unit 120A receives the q-axis current value I q and the d-axis current value I d sent from the coordinate conversion unit 150.
  • the current control unit 120A performs a desired motor reflecting the q-axis current command value I qD and the d-axis current command value I dD based on the q-axis current command value I qD and the d-axis current command value I dD.
  • a U-phase control voltage, a V-phase control voltage, and a W-phase control voltage for generating a torque value T mD are generated.
  • the three-phase control voltage generated in this way is sent to the PWM unit 130.
  • the current control unit 120A upon receiving a measurement start command, starts a measurement mode operation and generates a three-phase control voltage, while processing the waveform into a q-axis current command value I qD and a d-axis current command value I dD. I do.
  • the current control unit 120A ends the measurement mode and resumes the normal mode operation.
  • the PWM unit 130 receives the three-phase control voltage sent from the current control 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 coordinate conversion unit 150 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 150 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 calculation result by the coordinate conversion unit 150 is sent to the current control unit 120A and the data acquisition unit 170A.
  • the rotational speed calculation unit 160 receives the rotational position ⁇ of the PM motor 310 sent from the rotational position detection unit 330. Then, the rotation speed calculation unit 160 calculates the rotation speed value ⁇ m of the PM motor 310 based on the time change of the rotation position ⁇ . The rotation speed value ⁇ m calculated by the rotation speed calculation unit 160 is sent to the data acquisition unit 170A.
  • the data acquisition unit 170A receives the q-axis current value I q and the d-axis current value I d sent from the coordinate conversion unit 150 and the rotation speed value ⁇ m sent from the rotation speed calculation unit 160. Then, the data acquisition unit 170A acquires the q-axis current value I q, the d-axis current value I d , and the rotation speed value ⁇ m at the timing satisfying the acquisition condition. In other words, the data acquisition unit 170A functions as an acquisition unit.
  • the acquired q-axis current value and d-axis current value are sent to the torque calculation unit 180.
  • the acquired rotation speed value is sent to the inertia moment calculation unit 190A.
  • the acquisition process by the data acquisition unit 170A will be described later.
  • the torque calculation unit 180 receives the q-axis current value and the d-axis current value sent from the data acquisition unit 170A. Then, the torque calculator 180 calculates the motor torque based on the q-axis current value and the d-axis current value. The motor torque calculated in this way is sent to the inertia moment calculation unit 190A.
  • the motor torque calculation process by the torque calculation unit 180 will be described later.
  • the inertia moment calculation unit 190A receives the rotation speed sent from the data acquisition unit 170A and the motor torque sent from the torque calculation unit 180. Then, the inertia moment calculation unit 190A calculates the inertia moment J viewed from the PM motor 310 based on the rotation speed and the motor torque. The inertia moment J calculated in this way is sent to the current command value generation unit 110A.
  • the current control unit 120A includes a rectangular waveform processing unit 121A and subtraction units 122 q and 122 d .
  • the current control unit 120 ⁇ / b > A includes proportional-integral (PI) calculation units 123 q and 123 d and a coordinate conversion unit 124.
  • PI proportional-integral
  • the rectangular waveform processing unit 121A receives the q-axis current command value I qD and the measurement start command sent from the current command value generation unit 110A.
  • the rectangular waveform processing unit 121A When the rectangular waveform processing unit 121A receives the measurement start command, the q-axis current command value I qD over a measurement processing period of a predetermined period length according to the current change width ⁇ I q and the time width ⁇ t specified in the measurement start command. Waveform processing is performed to superimpose a rectangular waveform. Then, the rectangular waveform processing unit 121A sends the waveform processing result to the subtraction unit 122 q as a current command value. In addition, the rectangular waveform processing unit 121A uses the q-axis current command value I qD sent from the current command value generation unit 110A as it is as the current command value in the normal period other than the measurement processing period after receiving the measurement start command. To the subtraction unit 122 q .
  • the waveform processing by the rectangular waveform processing unit 121A will be described later.
  • the subtraction unit 122 q receives the current command value sent from the rectangular waveform processing unit 121 ⁇ / b> A and the q-axis current value I q sent from the coordinate conversion unit 150. Then, the subtraction unit 122 q subtracts the q-axis current value I q from the current command value. The subtraction result by the subtraction unit 122 q is sent to the PI calculation unit 123 q .
  • the subtractor 122 d receives the d-axis current command value I dD sent from the current command value generator 110 ⁇ / b > A and the d-axis current value I d sent from the coordinate converter 150. Then, the subtractor 122 d subtracts the d-axis current value I d from the d-axis current command value I dD . 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.
  • 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.
  • 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 control voltage.
  • the coordinate conversion unit 150 of the motor control device 100A converts the q-axis current value I q and the d-axis current value I d into a current control unit 120A (more specifically, a subtraction unit 122 q and a subtraction unit 122 d ) and data Assume that the data are sequentially sent to the acquisition unit 170A.
  • the rotation speed calculation unit 160 of the motor control device 100A sequentially sends the rotation speed value ⁇ m to the data acquisition unit 170A.
  • the current command value generation unit 110A 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 110A sends the generated q-axis current command value I qD and d-axis current command value I dD to the current control unit 120A. Then, the current command value generation unit 110A sends a measurement start command to the current control unit 120A, the data acquisition unit 170A, the torque calculation unit 180, and the inertia moment calculation unit 190A when it is time to measure the inertia moment.
  • the current control unit 120A causes the current of the q-axis current value I q and the d-axis current value I d reflecting the q-axis current command value I qD and the d-axis current command value I dD to flow into the PM motor 310 in the normal period. Control for.
  • the rectangular waveform processing unit 121A does not perform waveform processing, and the q-axis current command value I qD sent from the current command value generation unit 110A is directly used as the current command value.
  • the subtraction unit 122 q As a result, 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 110A 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 value V U , the V-phase control voltage value V V, and the W-phase control voltage value V W obtained by converting the q-axis voltage command value V q and the d-axis voltage command value V d thus calculated by the coordinate conversion 124. 3 phase current flows through the PM motor 310.
  • the data acquisition unit 170A, the torque calculation unit 180, and the inertia moment calculation unit 190A do not operate.
  • the rectangular waveform processing unit 121A performs waveform processing over a predetermined length measurement processing period. It is assumed that the measurement start designation issuance time, that is, the measurement start time is “time t S ”. An example of a waveform generated by such waveform processing is shown in FIG.
  • FIG. 3 shows that while the PM motor 310 is rotating, a q-axis current command value (that is, a desired q-axis current value) I qD and a d-axis current designation value (that is, a desired q-axis current value) I dD.
  • the waveform processing result in the case where is substantially constant is shown. As shown in FIG.
  • the rectangular waveform processing unit 121A sets the change amount of the current designation value (that is, the q-axis current value I q ) sent to the subtraction unit 122 q to the same amount ⁇ I q , Processing into a rectangular wave having the value I qL of “I qD ⁇ I q ” and the other side value I qH of “I qD + ⁇ I q ” is performed.
  • the one-side value period length and the other-side value period length are the same period length ⁇ t, the average q-axis current value during the waveform processing period becomes the q-axis current command value I qD .
  • the PM motor 310 has a q-axis current and a d-axis current that follow the waveform shown in FIG. Is obtained by the current detector 320 and the coordinate conversion unit 150.
  • the q-axis current value I q and the d-axis current value I d thus obtained are sent from the coordinate conversion unit 150 to the data acquisition unit 170A.
  • the rotational speed value ⁇ m when the q-axis current and the d-axis current having waveforms following the waveform shown in FIG. 3 flow is calculated by the rotational speed calculation unit 160 and sent to the data acquisition unit 170A. Note that the repetition frequency of the current command value is determined in consideration of the frequency characteristics of the current control system.
  • FIG. 4 shows how the motor torque value and the rotational speed value change with time when the current is controlled as described above.
  • T mD a desired torque value corresponding to the q-axis current value I qD and d-axis current value I dD.
  • the motor torque value is “T m2 ” during the period of the q-axis current value I qL .
  • the motor torque value is “T m1 ” during the period of the q-axis current value I qH .
  • the motor torque value returns to the desired torque value TmD .
  • the rotation speed value ⁇ m changes. Time variation of such rotational speed value omega m, in the period of the motor torque value T m2, and attenuation and the motor torque value during the period immediately preceding the period in accordance with the attenuation rate substantially proportional to the difference between the motor torque value T m2 To go. Then, at the end of the period of the motor torque value T m2 , the rotation speed value ⁇ m2 is obtained.
  • the rotation speed value ⁇ m1 is obtained.
  • the value ( ⁇ m1 ⁇ mD ) and the value ( ⁇ mD ⁇ m2 ) are almost the same.
  • the average value of the rotational speed values ⁇ m during the rotational speed change period in response to the change in the motor torque value m during the measurement processing period becomes the rotational speed value ⁇ mD corresponding to the desired torque value T mD .
  • the data acquisition unit 170A When the data acquisition unit 170A receives the measurement start command sent from the current command value generation unit 110A, the data acquisition unit 170A starts the data acquisition process. In the data acquisition process, as shown in FIG. 5, first, in step S11, the data acquisition unit 170A acquires the q-axis current value I q , the d-axis current value I d, and the rotation speed value ⁇ m . This acquisition, q-axis current value I qD corresponding to the desired motor torque value T mD, d-axis current value I dD and the rotation speed value omega mD is obtained.
  • step S12 whether the data acquiring unit 170A is sequentially acquires the rotational speed value omega m, the average value of the rotational speed value omega m of the period of the period length (2 ⁇ ⁇ t) is set to "omega mD" not Determine whether. If the result of the determination in step S12 is negative (step S12: N), the process returns to step S11. And the process of step S11, 12 is repeated until the result of determination in step S12 becomes affirmative.
  • step S12 When time t * shown in FIG. 3 is reached and the determination result in step S12 is affirmative (step S12: Y), the process proceeds to step S13.
  • step S13 the data acquisition unit 170A acquires the q-axis current value I q , the d-axis current value I d, and the rotation speed value ⁇ m .
  • the changes to the q-axis current value I qH at time t *, the result of determination in step S14 is executed first after time t * becomes positive.
  • step S13 the data acquisition unit 170A performs the q-axis current value I qH , the d-axis current value I dD, and the rotational speed value ⁇ m2 by the process of step S13 performed immediately before step S14 in which the determination result is affirmative. Will get. Then, the process proceeds to step S15.
  • step S15 performs the q-axis current value I qL , the d-axis current value I dD, and the rotation speed value ⁇ m1 by the process of step S15 performed immediately before step S16 in which the determination result is affirmative. Will get. Then, the process proceeds to step S17.
  • step S17 the data acquisition unit 170A sends the acquired q-axis current values I qL and I qH and the d-axis current value I dD to the torque calculation unit 180. Further, the data acquisition unit 170A sends the acquired rotational speed values ⁇ m1 and ⁇ m2 to the moment of inertia calculation unit 190A. Thus, when the acquisition result is reported, the data acquisition process ends.
  • step S21 the torque calculation unit 180 sends the q-axis current values I qL and I qH and the d-axis current value I sent from the data acquisition unit 170A. Determine whether dD was received. If the result of the determination in step S21 is negative (step S21: N), the process of step S21 is repeated.
  • step S21 If the result of the determination in step S21 is affirmative (step 21: Y), the process proceeds to step S22.
  • step S22 the torque calculation unit 180 calculates the motor torque values T m1 and T m2 using the following equation (2).
  • T m K T ⁇ I q + P ⁇ (L d ⁇ L q ) ⁇ I d ⁇ I q (2)
  • T m Motor torque K T : Torque coefficient P: Number of pole pairs L d : d-axis inductance L q : q-axis inductance I d : d-axis current I q : q-axis current
  • T m1 and T m2 are calculated according to the following equations (3) and (4).
  • T m1 K T ⁇ I qH + P ⁇ (L d ⁇ L q ) ⁇ I dD ⁇ I qH (3)
  • T m2 K T ⁇ I qL + P ⁇ (L d ⁇ L q ) ⁇ I dD ⁇ I qL (4)
  • the torque coefficient K T the number of pole pairs P, the d-axis inductance L d, and the q-axis inductance L q are known from the specification or measurement of the PM motor 310.
  • step S23 the torque calculation unit 180 sends the calculated motor torque values T m1 and T m2 to the inertia moment calculation unit 190A. Thus, when the calculation result is reported, the torque calculation process is completed.
  • T m ⁇ T L J ⁇ (d ⁇ m / dt) + D ⁇ ⁇ m (5)
  • T L Load torque
  • J Moment of inertia
  • D Viscous resistance
  • T d T L + D ⁇ ⁇ m (6)
  • T d (T m1 + T m2 ) / 2 (10)
  • step S31 whether or not the inertia moment calculation unit 190A has received the rotational speed values ⁇ m1 and ⁇ m2 and the motor torque values T m1 and T m2 is determined. Determine whether. If the result of the determination in step S31 is negative (step S31: N), the process of step S31 is repeated.
  • step S31 If the determination result in step S31 is affirmative (step 31: Y), the process proceeds to step S32.
  • the inertia moment calculator 190A first calculates the rotational speed difference ⁇ based on the rotational speed values ⁇ m1 and ⁇ m2 . Subsequently, the inertia moment calculation unit 190A calculates the inertia moment J by the above-described equation (11) according to the rotational speed difference ⁇ , the time width ⁇ t, and the motor torque values T m1 and T m2 .
  • step S33 the inertia moment calculation unit 190A sends the calculated inertia moment J to the current command value generation unit 110A.
  • the moment of inertia calculation process is completed.
  • the change waveform of the q-axis current value I q of the PM motor 310 is the same between the one-side current value period and the other-side current value period while the PM motor 310 is rotating. It is controlled to a rectangular wave with a period length.
  • the data acquisition unit 170A acquires the rotational speed value ⁇ m , the q-axis current value I q, and the d-axis current value I d of the PM motor 310. .
  • the torque calculator 180 determines the motor torque value T m1 in the one-side current value period and the motor torque in the other-side current value period.
  • the value T m2 is calculated.
  • the inertia moment calculation unit 190A calculates the inertia moment of the PM motor 310 based on the acquired rotation speed value ⁇ m and the calculated motor torque values T m1 and T m2 .
  • the moment of inertia of the PM motor can be measured accurately and easily.
  • the one-side current value I dL in the change waveform of the q-axis current value I q of the PM motor 310 can be set to “0”. Therefore, by setting the one-side current value I dL to “0”, the moment of inertia can be calculated by the simple calculation formula (12).
  • the average of the q-axis current value I q during the measurement mode period is controlled to coincide with the desired q-axis current value I qD . For this reason, it is possible to suppress a deviation between the average value of the torque generated by the PM motor 310 and the desired torque value T mD during the measurement mode.
  • the moment of inertia in various states can be measured.
  • the motor control device 100B includes a current command value generation unit 110B instead of the current command value generation unit 110A, as compared with the motor control device 100A of the first embodiment described above.
  • a current control unit 120B is provided instead of the unit 120A
  • a data acquisition unit 170B is provided instead of the data acquisition unit 170A
  • an inertia moment calculation unit 190B is provided instead of the inertia moment calculation unit 190A.
  • description will be made mainly focusing on these differences.
  • the specified current value generation unit 110B is different from the current command value generation unit 110A in the parameters specified in the measurement start command.
  • the ratio n occupied by the other time width ⁇ t qH is included. Note that one period of the rectangular wave is set to “1”, and the ratio n is set to a value less than “1”.
  • the current control unit 120B is different from the current control unit 120A in that a rectangular waveform processing unit 121B is provided instead of the rectangular waveform processing unit 121A.
  • the rectangular waveform processing unit 121B receives the measurement start command, the rectangular waveform processing unit 121B performs measurement processing for a predetermined period length according to the other-side current change width ⁇ I qH , the other-side time width ⁇ t qH and the ratio n specified in the measurement start command. Waveform processing is performed so that a rectangular waveform is superimposed on the q-axis current command value I qD over a period.
  • the rectangular waveform processing unit 121B sends the waveform processing result to the subtraction unit 122 q as a current command value. Further, the rectangular waveform processing unit 121B uses the q-axis current command value I qD sent from the current command value generation unit 110B as it is as the current command value in the normal period other than the measurement processing period after receiving the measurement start command. To the subtraction unit 122 q .
  • the above-mentioned rectangular waveform processing unit 121B is different in waveform processing mode from the rectangular waveform processing unit 121A.
  • the waveform processing by the rectangular waveform processing unit 121B will be described later.
  • the inertia moment calculation unit 190B is different from the inertia moment calculation unit 190A in the calculation formula of the inertia moment J. This difference will be described later.
  • the motor control device 100B includes the q-axis current value I q and the d-axis current value that reflect 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 110B. Control for flowing the current I d to the PM motor 310 is performed. That is, the motor control device 100B performs the same operation as the motor control device 100A during the normal period.
  • the rectangular waveform processing unit 121B in the current control unit 120B performs waveform processing over a measurement processing period of a predetermined length.
  • An example of a waveform generated by such waveform processing is shown in FIG.
  • the rectangular waveform processing unit 121B when receiving the measurement start command, the rectangular waveform processing unit 121B first determines the one-side current value I qL based on the other-side current change width ⁇ I qH and the ratio n specified in the measurement start command. The following equation (13) is used for calculation.
  • I qL I qD- (n ⁇ ⁇ I qH ) / (1-n) (13)
  • the rectangular waveform processing unit 121B calculates the one-side time width ⁇ t qL by the following equation (14) based on the other-side time width ⁇ t qH and the ratio n specified in the measurement start command.
  • ⁇ t qL (1 ⁇ n) ⁇ ⁇ t qH / n (14)
  • the rectangular waveform processing unit 121B performs waveform processing based on the one-side current value I qL , the one-side time width ⁇ t qL , the other-side current value I qH, and the other-side time width ⁇ t qH .
  • the q-axis current command value I qD is processed as in the waveform shown in FIG.
  • the average value of the q-axis current I q during the measurement processing period becomes the q-axis current command value I qD as in the case of the first embodiment.
  • FIG. 11 shows how the motor torque value and the rotational speed value change with time when the current is controlled as described above.
  • T mD a desired torque value corresponding to the q-axis current value I qD and d-axis current value I dD.
  • the motor torque value returns to the desired torque value TmD .
  • the rotation speed value ⁇ m changes.
  • the change in the rotational speed value ⁇ m is the same as that in the first embodiment, as shown in FIG.
  • the data acquisition unit 170B further calculates the one-side current value I qL by the above equation (13) in step S11 in FIG. Steps S12 to S17 are executed.
  • the torque calculation unit 180 executes the processes of steps S21 to S23 in FIG.
  • the inertia moment calculation unit 190B executes step S31 in FIG. 7 described above in the same manner as the inertia moment calculation unit 190A of the first embodiment. Subsequently, in step S32, the moment of inertia calculation unit 190B calculates the moment of inertia J using equation (17). In step S33, similar to the inertia moment calculation unit 190A, the calculated inertia moment J is sent to the current command value generation unit 110B, and the inertia moment calculation process ends.
  • the change waveform of the q-axis current value I q of the PM motor 310 has the one-side current value period and the other-side current value period. Controlled to a rectangular wave.
  • the data acquisition unit 170B acquires the rotational speed value ⁇ m , the q-axis current value I q, and the d-axis current value I d of the PM motor 310. .
  • the torque calculator 180 determines the motor torque value T m1 in the one-side current value period and the motor torque in the other-side current value period.
  • the value T m2 is calculated.
  • the inertia moment calculation unit 190B calculates the inertia moment of the PM motor 310 based on the acquired rotation speed ⁇ m and the calculated motor torque values T m1 and T m2 .
  • the moment of inertia of the PM motor can be accurately and easily measured.
  • the second embodiment as compared with the first embodiment, it is possible to further set the ratio n occupied by the other-side time width ⁇ t qH in the period time of the rectangular wave-like change of the q-axis current value I q in the measurement processing period. did. For this reason, it is possible to measure the moment of inertia in more current states than in the case of the first embodiment.
  • the one-side current value I dL in the change waveform of the q-axis current value I q of the PM motor 310 can be set to “0”. Therefore, by setting the one-side current value I dL to “0”, the moment of inertia can be calculated by a simple calculation formula (18).
  • the average of the q-axis current value I q during the measurement mode is controlled so as to coincide with the desired q-axis current value I qD . For this reason, it is possible to suppress a deviation between the average value of the torque generated by the PM motor 310 and the desired torque value T mD during the measurement mode.
  • the moment of inertia is measured in a substantially constant period of the q-axis current value I q .
  • the moment of inertia is measured while controlling the waveform of the q-axis current in a rectangular waveform during the period starting from the start of the motor rotation where the q-axis current value I q cannot be said to be constant. You may make it perform.
  • the motor control device in the above embodiment is configured as a computer system as a calculation unit including a central processing unit (CPU: Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processing), and the like. You may make it perform one part or all part of the process in a motor control apparatus by performing with a computer.
  • 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.

Landscapes

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Abstract

　ＰＭモータ（３１０）が回転中に、ＰＭモータ（３１０）のｑ軸電流値の変化波形が、一方側電流値期間と他方側電流値期間とが同一の矩形波状に制御される。かかる矩形波状の波形制御による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、ｑ軸電流値及びｄ軸電流値をデータ取得部（１７０Ａ）が取得する。引き続き、トルク算出部（１８０）が、取得されたｑ軸電流値及びｄ軸電流値に基づいて、一方側電流値期間におけるモータトルク、及び、他方側電流値期間におけるモータトルクを算出する。そして、慣性モーメント算出部（１９０Ａ）が、取得された回転速度、及び、算出されたモータトルクに基づいて、ＰＭモータ（３１０）の慣性モーメントを算出する。この結果、ＰＭモータの慣性モーメントが、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モータの制御に際しては、ＰＭモータから見た慣性モーメントが重要な要素となる。例えば、ＰＭモータが電気自動車の駆動輪を駆動する場合には、駆動輪と路面との接触状態に応じて、ＰＭモータから見た慣性モーメントが変化する。このため、ＰＭモータが電気自動車の駆動輪を駆動する場合には慣性モーメントの大きさによりＰＭモータの回転角速度が変化する。したがって、ＰＭモータの制御を行うためには、各時点におけるＰＭモータから見た慣性モーメントを計測することが重要となる。
　かかるＰＭモータから見た慣性モーメントの計測に特化した技術ではないが、ステッピングモータと負荷とが結合された状態におけるステッピングモータから見た慣性モーメントを計測する技術が提案されている（特許文献１参照：以下、「従来例」と呼ぶ）。この従来例の技術では、ステッピングモータを駆動するとき、任意の相に流入する駆動電流の波形特徴と、既知のトルクを与えたときの駆動電流の波形特徴とを比較してトルクを測定する。そして、ステッピングモータを一定周期で回転させたときの負荷トルクと、一定加速度で回転させたときの負荷トルクとの差分から慣性モーメントを求めるようになっている。
特開平５－３３２８７５号公報
　上述した従来例の技術では、ステッピングモータを駆動するとき、任意の相に流入する駆動電流の波形特徴と、既知のトルクを与えたときの駆動電流の波形特徴とを比較する。このため、駆動電流の波形を精度良く測定することが必要となり、簡易な構成で実現できるとはいいがたい。また、駆動電流の波形特徴を適切に抽出することが必要となるので、波形特徴の抽出ための演算量が大きくなってしまう。
　このため、様々な状態におけるＰＭモータから見た場合の慣性モーメント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モータから見た場合の慣性モーメントを精度良く、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を制御するモータ制御装置であって、前記３相永久磁石同期モータのｑ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ｑ軸電流値、並びに、前記３相永久磁石同期モータのｄ軸電流値及び回転速度を取得する取得部と；前記取得部により取得されたｄ軸電流値及びｑ軸電流値に基づいて、前記３相永久磁石同期モータのトルクを算出するトルク算出部と；前記トルク算出部により算出されたトルク、及び、前記取得部により取得された回転速度に基づいて、前記３相永久磁石同期モータの慣性モーメントを算出する慣性モーメント算出部と；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を制御する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のｑ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ｑ軸電流値、並びに、前記３相永久磁石同期モータのｄ軸電流値及び回転速度を取得する取得工程と；前記取得工程において取得されたｄ軸電流値及びｑ軸電流値に基づいて、前記３相永久磁石同期モータのトルクを算出するトルク算出工程と；前記トルク算出工程において算出されたトルク、及び、前記取得工程において取得された回転速度に基づいて、前記３相永久磁石同期モータの慣性モーメントを算出する慣性モーメント算出工程と；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における電流制御部の構成を示すブロック図である。 図２における矩形波形加工部による計測処理期間における波形加工を説明するための図である。 図３に示される波形加工に対応するモータトルク及び回転速度の時間変化を説明するための図である。 図１のデータ取得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１のトルク算出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１の慣性モーメント算出部による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の概略的な構成を示すブロック図である。 図８における電流制御部の構成を示すブロック図である。 図９における矩形波形加工部による計測処理期間における波形加工を説明するための図である。 図１０に示される波形加工に対応するモータトルク及び回転速度の時間変化を説明するための図である。 変形例を説明するための図である。
　１００Ａ，１００Ｂ　…　モータ制御装置
　１７０Ａ，１７０Ｂ　…　データ取得部（取得部）
　１８０　　　　　　　…　トルク算出部
　１９０Ａ，１９０Ｂ　…　慣性モーメント算出部
　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７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。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。
　上記の回転位置検出部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。この回転位置検出部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１１０Ａと、電流制御部１２０Ａ、パルス幅変調（ＰＷＭ）部１３０と、インバータ部１４０とを備えている。また、モータ制御装置１００Ａは、座標変換部１５０と、回転速度算出部１６０と、トルク算出部１８０と、慣性モーメント算出部１９０Ａとを備えている。
　上記の電流指令値生成部１１０Ａ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、電流制御部１２０Ａへ送られる。
　また、電流指令値生成部１１０Ａは、計測開始指令を、電流制御部１２０Ａ、データ取得部１７０Ａ、トルク算出部１８０及び慣性モーメント算出部１９０Ａへ送る。この計測開始指令には、電流変化幅ΔＩq及び時間幅Δｔの指定が含まれている。ここで、計測開始指令で指定される電流変化幅ΔＩq及び時間幅Δｔは、時間幅Δｔの期間内においては、回転速度値ωmの変化速度がほぼ一定となるように設定される。
　なお、計測開始指令は、所望のモータトルク値ＴmDの変化が緩やかである期間に発行されるようになっている。
　また、電流指令値生成部１１０Ａは、慣性モーメント算出部１９０Ａから送られたＰＭモータ３１０の慣性モーメントの算出結果を受ける。そして、電流指令値生成部１１０Ａ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。
　上記の電流制御部１２０Ａは、電流指令値生成部１１０Ａ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、電流制御部１２０Ａは、座標変換部１５０から送られたｑ軸電流値Ｉq及びｄ軸電流値Ｉdを受ける。
　電流制御部１２０Ａは、通常モードでは、ｑ軸電流指令値ＩqD及びｄ軸電流指令値ＩdDに基づいて、ｑ軸電流指令値ＩqD及びｄ軸電流指令値ＩdDを反映した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、電流制御部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、ｑ軸電流指令値ＩqD及びｄ軸電流指令値ＩdDに波形加工処理を行う。そして、波形加工処理が終了すると、電流制御部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、電流制御部１２０Ａの構成の詳細については、後述する。
　上記のＰＷＭ部１３０は、電流制御部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。
　上記の座標変換部１５０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１５０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１５０による算出結果は、電流制御部１２０Ａ及びデータ取得部１７０Ａへ送られる。
　上記の回転速度算出部１６０は、回転位置検出部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１６０は、回転位置θの時間変化に基づいて、ＰＭモータ３１０の回転速度値ωmを算出する。回転速度算出部１６０により算出された回転速度値ωmは、データ取得部１７０Ａへ送られる。
　上記のデータ取得部１７０Ａは、座標変換部１５０から送られたｑ軸電流値Ｉq及びｄ軸電流値Ｉd、及び、回転速度算出部１６０から送られた回転速度値ωmを受ける。そして、データ取得部１７０Ａは、取得条件を満たすタイミングにおけるｑ軸電流値Ｉq及びｄ軸電流値Ｉd、及び、回転速度値ωmを取得する。すなわち、データ取得部１７０Ａは、取得部としての機能を果たすようになっている。
　取得されたｑ軸電流値及びｄ軸電流値は、トルク算出部１８０へ送られる。また、取得された回転速度値は、慣性モーメント算出部１９０Ａへ送られる。
　なお、データ取得部１７０Ａによる取得処理については、後述する。
　上記のトルク算出部１８０は、データ取得部１７０Ａから送られたｑ軸電流値及びｄ軸電流値を受ける。そして、トルク算出部１８０は、当該ｑ軸電流値及び当該ｄ軸電流値に基づいて、モータトルクを算出する。こうして算出されたモータトルクは、慣性モーメント算出部１９０Ａへ送られる。
　なお、トルク算出部１８０によるモータトルクの算出処理については、後述する。
　上記の慣性モーメント算出部１９０Ａは、データ取得部１７０Ａから送られた回転速度、及び、トルク算出部１８０から送られたモータトルクを受ける。そして、慣性モーメント算出部１９０Ａは、当該回転速度及び当該モータトルクに基づいて、ＰＭモータ３１０から見た慣性モーメントＪを算出する。こうして算出された慣性モーメントＪは、電流指令値生成部１１０Ａへ送られる。
　なお、慣性モーメント算出部１９０Ａによる慣性モーメントの算出処理については、後述する。
　《電流制御部１２０Ａの構成》
　次に、電流制御部１２０Ａの構成について説明する。
　図２に示されるように、電流制御部１２０Ａは、矩形波形加工部１２１Ａと、減算部１２２q，１２２dとを備えている。また、電流制御部１２０Ａは、比例積分（ＰＩ）演算部１２３q，１２３dと、座標変換部１２４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１１０Ａから送られたｑ軸電流指令値ＩqD及び計測開始指令を受ける。
　矩形波形加工部１２１Ａは、計測開始指令を受けると、計測開始指令において指定された電流変化幅ΔＩq及び時間幅Δｔに従って、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に対して矩波形を重畳させる波形加工を施す。そして、矩形波形加工部１２１Ａは、波形加工結果を、電流指令値として減算部１２２q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１１０Ａから送られたｑ軸電流指令値ＩqDを、そのまま電流指令値として減算部１２２qへ送る。
　なお、矩形波形加工部１２１Ａによる波形加工については、後述する。
　上記の減算部１２２q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１５０から送られたｑ軸電流値Ｉqを受ける。そして、減算部１２２qは、当該電流指令値から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、電流指令値生成部１１０Ａから送られたｄ軸電流指令値ＩdD、及び、座標変換部１５０から送られたｄ軸電流値Ｉdを受ける。そして、減算部１２２dは、ｄ軸電流指令値ＩdD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相制御電圧として、ＰＷＭ部１３０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１００Ａの動作について、慣性モーメント算出部１９０Ａによる慣性モーメント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の座標変換部１５０は、ｑ軸電流値Ｉq及びｄ軸電流値Ｉdを、電流制御部１２０Ａ（より詳しくは、減算部１２２q及び減算部１２２d）並びに、データ取得部１７０Ａへ逐次送っているものとする。また、モータ制御装置１００Ａの回転速度算出部１６０は、回転速度値ωmを、データ取得部１７０Ａへ逐次送っているものとする。
　電流指令値生成部１１０Ａ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１１０Ａ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、電流制御部１２０Ａへ送る。そして、電流指令値生成部１１０Ａは、慣性モーメントの計測をすべきタイミングとなると、計測開始指令を電流制御部１２０Ａ、データ取得部１７０Ａ、トルク算出部１８０及び慣性モーメント算出部１９０Ａへ送る。
　《通常期間における動作》
　電流制御部１２０Ａは、通常期間においては、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、通常期間においては、電流制御部１２０Ａでは、矩形波形加工部１２１Ａは、波形加工処理を行わず、電流指令値生成部１１０Ａから送られたｑ軸電流指令値ＩqDを、そのまま電流指令値として減算部１２２q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１１０Ａ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は、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１２４により変換された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に従った３相電流が、ＰＭモータ３１０を流れる。
　なお、通常期間においては、データ取得部１７０Ａ、トルク算出部１８０及び慣性モーメント算出部１９０Ａは、動作しない。
　《計測処理期間における動作》
　計測開始指令を受けると、電流制御部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、波形加工を行う。なお、計測開始指定の発行時刻、すなわち、計測開始時刻は「時刻ｔS」であるものする。こうした波形加工によって生成される波形の例が図３に示されている。
　図３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軸電流指定値（すなわち、所望のｑ軸電流値）ＩdDがほぼ一定の場合における波形加工結果が示されている。この図３に示されるように、矩形波形加工部１２１Ａは、減算部１２２qに対して送られる電流指定値（すなわち、ｑ軸電流値Ｉq）の変化量を同一量ΔＩqとし、一方側値ＩqLが「ＩqD－ΔＩq」であり、他方側値ＩqHが「ＩqD＋ΔＩq」である矩形波への加工を行う。ここで、一方側値期間長と他方側値期間長とは同一期間長Δｔなので、波形加工期間中の平均ｑ軸電流値は、ｑ軸電流指令値ＩqDとなるようになっている。
　こうした図３に示される電流値の指定が減算部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、電流検出器３２０及び座標変換部１５０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１５０からデータ取得部１７０Ａへ送られる。また、図３に示される波形に追随する波形のｑ軸電流及びｄ軸電流が流れる際の回転速度値ωmが、回転速度算出部１６０により算出され、データ取得部１７０Ａへ送られる。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。
　以上のようにして電流制御された場合のモータトルク値及び回転速度値の時間変化の様子が、図４に示されている。この図４に示されるように、計測開始時刻ｔs以前においては、モータトルク値が、ｑ軸電流値ＩqD及びｄ軸電流値ＩdDに対応する所望のトルク値ＴmDとなっている。
　計測処理期間中においては、ｑ軸電流値ＩqLの期間においては、モータトルク値は「Ｔm2」となる。一方、ｑ軸電流値ＩqHの期間においては、モータトルク値は「Ｔm1」となる。そして、計測処理期間が終了すると、モータトルク値は、所望のトルク値ＴmDに復帰する。
　かかるモータトルク値の変化に応答して、回転速度値ωmが変化する。こうした回転速度値ωmの時間変化は、モータトルク値Ｔm2の期間においては、その期間の直前の期間におけるモータトルク値と、モータトルク値Ｔm2との差にほぼ比例する減衰速度に従って減衰していく。そして、モータトルク値Ｔm2の期間の終了時点において、回転速度値ωm2となる。
　また、モータトルク値Ｔm1の期間においては、その期間の直前の期間におけるモータトルク値と、モータトルク値Ｔm1との差にほぼ比例する増加速度に従って増加していく。そして、モータトルク値Ｔm1の期間の終了時点において、回転速度値ωm1となる。
　このため、値（ωm1－ωmD）と値（ωmD－ωm2）とはほぼ同一となる。この結果、計測処理期間におけるモータトルク値mの変化に応答した回転速度変化期間における回転速度値ωmの平均値は、所望のトルク値ＴmDに対応する回転速度値ωmDとなる。
　また、計測処理期間における期間長が「２・Δｔ」の期間における回転速度値ωmの平均値が「ωmD」となった最初の時刻ｔ*以降では、モータトルク値Ｔm1の期間における回転速度の変化速度（ｄω1／ｄｔ）と、モータトルク値Ｔm2の期間における回転速度の変化速度（ｄω2／ｄｔ）との間には、次の（１）式の関係が成り立つことになる。
　　　（ｄω1／ｄｔ）＝－（ｄω2／ｄｔ）　　　　　　　　…（１）
　（データ取得処理）
　次に、データ取得部１７０Ａにより行われるデータ取得処理について説明する。
　データ取得部１７０Ａは、電流指令値生成部１１０Ａから送られた計測開始指令を受けると、データ取得処理を開始する。かかるデータ取得処理に際しては、図５に示されるように、まず、ステップＳ１１において、データ取得部１７０Ａが、ｑ軸電流値Ｉq、ｄ軸電流値Ｉd及び回転速度値ωmを取得する。この取得により、所望のモータトルク値ＴmDに対応するｑ軸電流値ＩqD、ｄ軸電流値ＩdD及び回転速度値ωmDが取得される。
　次に、ステップＳ１２において、データ取得部１７０Ａが、回転速度値ωmを逐次取得し、期間長（２・Δt）の期間における回転速度値ωmの平均値が「ωmD」となったか否かを判定する。ステップＳ１２における判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ１２：Ｎ）には、処理はステップＳ１１へ戻る。そして、ステップＳ１２における判定の結果が肯定的となるまで、ステップＳ１１，１２の処理が繰り返される。
　上述した図３に示される時刻t*となり、ステップＳ１２における判定の結果が肯定的となると（ステップＳ１２：Ｙ）、処理はステップＳ１３へ進む。このステップＳ１３では、データ取得部１７０Ａが、ｑ軸電流値Ｉq、ｄ軸電流値Ｉd及び回転速度値ωmを取得する。
　次に、ステップＳ１４において、データ取得部１７０Ａが、ｑ軸電流値Ｉqが「ＩqH（＝ＩqD＋ΔＩq）」であるか否かを判定する。ステップＳ１４における判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ１４：Ｎ）には、処理はステップＳ１３へ戻る。そして、ステップＳ１４における判定の結果が肯定的となるまで、ステップＳ１３，１４の処理が繰り返される。なお、図３に示される例においては、時刻t*にｑ軸電流値ＩqHに変化するので、時刻t*を経過した後に最初に実行されるステップＳ１４における判定の結果は肯定的となる。
　なお、判定の結果が肯定的となったステップＳ１４の直前に行われたステップＳ１３の処理により、データ取得部１７０Ａが、ｑ軸電流値ＩqH、ｄ軸電流値ＩdD及び回転速度値ωm2を取得することになる。そして、処理はステップＳ１５へ進む。
　ステップＳ１５では、データ取得部１７０Ａが、ｑ軸電流値Ｉq、ｄ軸電流値Ｉd及び回転速度値ωmを取得する。引き続き、ステップＳ１６において、データ取得部１７０Ａが、ｑ軸電流値Ｉqが「ＩqL（＝ＩqD－ΔＩq）」であるか否かを判定する。ステップＳ１６における判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ１６：Ｎ）には、処理はステップＳ１５へ戻る。そして、ステップＳ１６における判定の結果が肯定的となるまで、ステップＳ１５，１６の処理が繰り返される。なお、上述した図３に示される例においては、時刻t**にｑ軸電流値ＩqLに変化するので、時刻t**を経過した後に最初に実行されるステップＳ１６における判定の結果は肯定的となる。
　なお、判定の結果が肯定的となったステップＳ１６の直前に行われたステップＳ１５の処理により、データ取得部１７０Ａが、ｑ軸電流値ＩqL、ｄ軸電流値ＩdD及び回転速度値ωm1を取得することになる。そして、処理はステップＳ１７へ進む。
　ステップＳ１７では、データ取得部１７０Ａが、取得されたｑ軸電流値ＩqL，ＩqH及びｄ軸電流値ＩdDをトルク算出部１８０へ送る。また、データ取得部１７０Ａが、取得された回転速度値ωm1，ωm2を慣性モーメント算出部１９０Ａへ送る。こうして、取得結果を報告すると、データ取得処理が終了する。
　（トルク算出処理）
　次いで、トルク算出部１８０により行われるトルク算出処理について説明する。
　トルク算出部１８０は、電流指令値生成部１１０Ａから送られた計測開始指令を受けると、トルク算出処理を開始する。かかるトルク算出処理に際しては、図６に示されるように、まず、ステップＳ２１において、トルク算出部１８０が、データ取得部１７０Ａから送られたｑ軸電流値ＩqL，ＩqH及びｄ軸電流値ＩdDを受けたか否かを判定する。ステップＳ２１における判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ２１：Ｎ）には、処理はステップＳ２１の処理が繰り返される。
　ステップＳ２１における判定の結果が肯定的となると（ステップ２１：Ｙ）、処理はステップＳ２２へ進む。このステップＳ２２では、トルク算出部１８０が、モータトルク値Ｔm1，Ｔm2を、次の（２）式を利用して算出する。
　　Ｔm＝ＫT・Ｉq＋Ｐ・（Ｌd－Ｌq）・Ｉd・Ｉq　　　　…（２）
　　　　Ｔm：モータトルク
　　　　ＫT：トルク係数
　　　　Ｐ ：極対数
　　　　Ｌd：ｄ軸インダクタンス
　　　　Ｌq：ｑ軸インダクタンス
　　　　Ｉd：ｄ軸電流
　　　　Ｉq：ｑ軸電流
　すなわち、モータトルク値Ｔm1，Ｔm2は、次の（３），（４）式に従って算出する。
　　Ｔm1＝ＫT・ＩqH＋Ｐ・（Ｌd－Ｌq）・ＩdD・ＩqH　　　　…（３）
　　Ｔm2＝ＫT・ＩqL＋Ｐ・（Ｌd－Ｌq）・ＩdD・ＩqL　　　　…（４）
　なお、トルク係数ＫT、極対数Ｐ、ｄ軸インダクタンスＬd及びｑ軸インダクタンスＬqは、ＰＭモータ３１０の仕様又は計測により、既知であるものする。
　次に、ステップＳ２３において、トルク算出部１８０は、算出されたモータトルク値Ｔm1，Ｔm2を慣性モーメント算出部１９０Ａへ送る。こうして、算出結果を報告すると、トルク算出処理が終了する。
　（慣性モーメント算出処理）
　慣性モーメント算出部１９０Ａが行う慣性モーメント算出処理の説明に先立って、本実施形態で採用する慣性モーメント算出の原理について説明する。
　モータ回転による駆動の際の運動方程式は、次の（５）式の通りとなる。
　　Ｔm－ＴL＝Ｊ・（ｄωm／ｄｔ）＋Ｄ・ωm　　　…（５）
　　　ＴL：負荷トルク
　　　Ｊ ：慣性モーメント
　　　Ｄ ：粘性抵抗
　ここで、次の（６）式により、値Ｔdを定義する。
　　Ｔd＝ＴL＋Ｄ・ωm　　　　　…（６）
　こうして定義された値Ｔdを利用すると、回転速度ωmの変化速度（ｄωm／ｄｔ）は、次の（７）式の通りとなる。
　　（ｄωm／ｄｔ）＝（Ｔm－Ｔd）／Ｊ　　　　…（７）
　このため、上述したトルク値Ｔm1の期間における変化速度（ｄωm1／ｄｔ）は、次の（８）式で表わされる。同様に、トルク値Ｔm2の期間における変化速度（ｄωm2／ｄｔ）は、次の（９）式で表される。
　　（ｄωm1／ｄｔ）＝（Ｔm1－Ｔd）／Ｊ　　　…（８）
　　（ｄωm2／ｄｔ）＝（Ｔm2－Ｔd）／Ｊ　　　…（９）
　さて、本第１実施形態では、上述した（１）式の関係が成り立っていることから、（８），（９）式から、値Ｔdは、次の（１０）式の通りとなる。
　　Ｔd＝（Ｔm1＋Ｔm2）／２　　　　　　　　　…（１０）
　したがって、回転速度差Δω（＝ωm1－ωm2）、時間幅Δｔを用いると、慣性モーメントＪが、次の（１１）式により算出される。
　　Ｊ＝（Ｔm1－Ｔm2）／（２・（ｄωm1／ｄｔ））
　　　≒（（Ｔm1－Ｔm2）・Δｔ）／（２・Δω）　　　　…（１１）
　次いで、慣性モーメント算出部１９０Ａにより行われる慣性モーメント算出処理について説明する。
　慣性モーメント算出部１９０Ａは、電流指令値生成部１１０Ａから送られた計測開始指令を受けると、慣性モーメント算出処理を開始する。かかる慣性モーメント算出処理に際しては、図７に示されるように、まず、ステップＳ３１において、慣性モーメント算出部１９０Ａが、回転速度値ωm1，ωm2及びモータトルク値Ｔm1，Ｔm2を受けたか否かを判定する。ステップＳ３１における判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ３１：Ｎ）には、処理はステップ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３１：Ｙ）、処理はステップＳ３２へ進む。このステップＳ３２では、慣性モーメント算出部１９０Ａが、まず、回転速度値ωm1，ωm2に基づいて、回転速度差Δωを算出する。引き続き、慣性モーメント算出部１９０Ａが、回転速度差Δω、時間幅Δｔ、及び、モータトルク値Ｔm1，Ｔm2に従って、上述した（１１）式により、慣性モーメントＪを算出する。
　次に、ステップＳ３３において、慣性モーメント算出部１９０Ａが、算出された慣性モーメントＪを電流指令値生成部１１０Ａへ送る。こうして、算出結果を報告すると、慣性モーメント算出処理が終了する。
　なお、電流指令値生成部１１０Ａが発行する計測開始指令で指定される電流変化幅ΔＩqの値が「ＩqD」の場合には、ｑ軸電流値ＩqLが「０」となることにより、（４）式により算出されるモータトルク値Ｔm2が「０」となる。このため、上述した（１１）式に代えて、（１１）よりも簡単な次の（１２）式により、慣性モーメントＪが算出される。
　　Ｊ＝Ｔm1／（２・（ｄωm1／ｄｔ））
　　　≒Ｔm1・Δｔ／（２・Δω）　　　　…（１２）
　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ｑ軸電流値Ｉqの変化波形が、一方側電流値期間と他方側電流値期間とが同一期間長の矩形波状に制御される。かかる矩形波状の波形制御による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の回転速度値ωm、ｑ軸電流値Ｉq及びｄ軸電流値Ｉdをデータ取得部１７０Ａが取得する。引き続き、トルク算出部１８０が、取得されたｑ軸電流値Ｉq及びｄ軸電流値Ｉdに基づいて、一方側電流値期間におけるモータトルク値Ｔm1、及び、他方側電流値期間におけるモータトルク値Ｔm2を算出する。そして、慣性モーメント算出部１９０Ａが、取得された回転速度値ωm、及び、算出されたモータトルク値Ｔm1，Ｔm2に基づいて、ＰＭモータ３１０の慣性モーメントを算出する。
　したがって、本第１実施形態によれば、ＰＭモータの慣性モーメントを精度良く、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ｑ軸電流値Ｉqの変化波形における一方側電流値ＩdLを「０」に設定可能とした。このため、一方側電流値ＩdLを「０」に設定することにより、簡易な算出式（１２）式により、慣性モーメント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が発生するトルクの平均値と、所望とするトルク値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、電流変化幅ΔＩq及び時間幅Δｔを設定可能としたので、様々な状態における慣性モーメント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８～図１１を主に参照して説明する。
　＜構成＞
　モータ制御装置１００Ｂは、図８に示されるように、上述した第１実施形態のモータ制御装置１００Ａと比べて、電流指令値生成部１１０Ａに代えて電流指令値生成部１１０Ｂを備える点、電流制御部１２０Ａに代えて電流制御部１２０Ｂを備える点、データ取得部１７０Ａに代えてデータ取得部１７０Ｂを備える点、及び、慣性モーメント算出部１９０Ａに代えて慣性モーメント算出部１９０Ｂ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。
　上記の電流指定値生成部１１０Ｂは、電流指令値生成部１１０Ａと比べて、計測開始指令において指定するパラメータが異なっている。電流指定値生成部１１０Ｂが発行する計測開始指令では、ｑ軸電流の他方側電流変化幅ΔＩqH、他方側電流ＩqHが流れる期間長である他方側時間幅ΔｔqH、矩形波状変化の周期時間において他方側時間幅ΔｔqHが占める割合ｎが含まれている。なお、矩形波の１周期を「１」とし、割合ｎが「１」未満の値となるようにしている。
　上記の電流制御部１２０Ｂは、図９に示されるように、電流制御部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を備える点が異なっている。この矩形波形加工部１２１Ｂは、計測開始指令を受けると、計測開始指令において指定された他方側電流変化幅ΔＩqH、他方側時間幅ΔｔqH及び割合ｎに従って、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に対して矩波形を重畳させる波形加工を施す。そして、矩形波形加工部１２１Ｂは、波形加工結果を、電流指令値として減算部１２２q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１１０Ｂから送られたｑ軸電流指令値ＩqDを、そのまま電流指令値として減算部１２２qへ送る。
　上記の矩形波形加工部１２１Ｂは、矩形波形加工部１２１Ａと比べて、波形加工の態様が異なっている。かかる矩形波形加工部１２１Ｂによる波形加工については、後述する。
　上記の慣性モーメント算出部１９０Ｂは、慣性モーメント算出部１９０Ａと比べて、慣性モーメントＪの算出式が異なっている。かかる相違点については、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の動作について説明する。
　《通常期間における動作》
　モータ制御装置１００Ｂは、通常期間においては、電流指令値生成部１１０Ｂが生成した、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、モータ制御装置１００Ｂは、通常期間においては、モータ制御装置１００Ａと同様の動作を行う。
　《計測処理期間における動作》
　電流指令値生成部１１０Ｂから送られた計測開始指令を受けると、電流制御部１２０Ｂにおける矩形波形加工部１２１Ｂが、所定長の計測処理期間にわたって、波形加工を行う。こうした波形加工によって生成される波形の例が図１０に示されている。
　図１０に示されるように、矩形波形加工部１２１Ｂは、一方側電流値ＩqLの期間長を一方側時間幅ΔｔqLとし、他方側電流値ＩqH（＝ＩqD＋ΔＩqH）の期間長を他方側時間幅ΔｔqHとする波形加工をｑ軸電流指令値ＩqDに対して施す。かかる波形加工のために、矩形波形加工部１２１Ｂは、計測開始指令を受けると、まず、一方電流値ＩqLを、計測開始指令において指定された他方側電流変化幅ΔＩqH及び割合ｎに基づいて、次の（１３）式により算出する。
　　ＩqL＝ＩqD－（ｎ・ΔＩqH）／（１－ｎ）　　　…（１３）
　また、矩形波形加工部１２１Ｂは、一方側時間幅ΔｔqLを、計測開始指令において指定された他方側時間幅ΔｔqH及び割合ｎに基づいて、次の（１４）式により算出する。
　　ΔｔqL＝（１－ｎ）・ΔｔqH／ｎ　　　　　　…（１４）
　波形加工の結果、矩形波形加工部１２１Ｂは、一方側電流値ＩqL、一方側時間幅ΔｔqL、他方側電流値ＩqH及び他方側時間幅ΔｔqHに基づいて、波形加工を行う。この結果、図１０に示される波形のように、ｑ軸電流指令値ＩqDが加工される。こうした波形加工の結果、第１実施形態の場合と同様に、計測処理期間におけるｑ軸電流Ｉqの平均値が、ｑ軸電流指令値ＩqDとなる。
　以上のようにして電流制御された場合のモータトルク値及び回転速度値の時間変化の様子が、図１１に示されている。この図１１に示されるように、計測開始時刻ｔs以前においては、モータトルク値が、ｑ軸電流値ＩqD及びｄ軸電流値ＩdDに対応する所望のトルク値ＴmDとなっている。
　計測処理期間中においては、ｑ軸電流値ＩqLの期間においては、モータトルク値は「Ｔm2（＝ＴmD－ΔＴm2）」となる。一方、ｑ軸電流値ＩqHの期間においては、モータトルク値は「Ｔm1（＝ＴmD＋ΔＴm1）」となる。そして、計測処理期間が終了すると、モータトルク値は、所望のトルク値ＴmDに復帰する。
　かかるモータトルク値の変化に応答して、回転速度値ωmが変化する。かかる回転速度値ωmの変化は、図１１に示されるように、第１実施形態の場合と同様となっている。
　なお、計測処理期間における期間長が「ΔｔqL＋ΔｔqH（第１実施形態における２・Δｔに相当）」の期間における回転速度値ωmの平均値が「ωmD」となった最初の時刻ｔ*以降では、モータトルク値Ｔm1の期間における回転速度の変化速度（ｄω1／ｄｔ）と、モータトルク値Ｔm2の期間における回転速度の変化速度（ｄω2／ｄｔ）との間には、次の（１５）式の関係が成り立つことになる。
　　（ｄω1／ｄｔ）・ｎ＝－（ｄω2／ｄｔ）・（１－ｎ）　　　…（１５）
　（データ取得処理及びトルク算出処理）
　本第２実施形態では、データ取得処理に際して、データ取得部１７０Ｂが、上述した図５におけるステップＳ１１において、更に、上記の（１３）式により一方側電流値ＩqLを算出したうえで、図５におけるステップＳ１２～Ｓ１７の処理を実行する。また、本第２実施形態では、トルク算出処理に際して、トルク算出部１８０が、上述した図６におけるステップＳ２１～Ｓ２３の処理を実行する。
　（慣性モーメント算出処理）
　慣性モーメント算出部１９０Ｂが行う慣性モーメント算出処理の説明に先立って、本実施形態で採用する慣性モーメント算出の原理について説明する。
　本第２実施形態の場合にも、第１実施形態の場合と同様に、上述した（５）～（９）式が利用できる。そして、本第２実施形態では、上述した（１５）式の関係が成り立っていることから、（８），（９）式から、値Ｔdは、次の（１６）式の通りとなる。
　　Ｔd＝（Ｔm1・ｎ＋Ｔm2・（１－ｎ））　　　　…（１６）
　したがって、回転速度差Δω（＝ωm－ωm2）、時間幅ΔｔqHを用いると、慣性モーメントＪが、次の（１７）式により算出される。
　　Ｊ＝（Ｔm1－Ｔm2）・（１－ｎ）／（ｄωm1／ｄｔ）
　　　≒（（Ｔm1－Ｔm2）・ΔｔqH・（１－ｎ））／Δω　　　　…（１７）
　次いで、慣性モーメント算出部１９０Ｂにより行われる慣性モーメント算出処理について説明する。
　慣性モーメント算出部１９０Ｂは、上述した図７におけるステップＳ３１を、第１実施形態の慣性モーメント算出部１９０Ａと同様に実行する。引き続き、ステップＳ３２において、慣性モーメント算出部１９０Ｂが、（１７）式により慣性モーメントＪを算出する。そして、ステップＳ３３において、慣性モーメント算出部１９０Ａと同様に、算出された慣性モーメントＪを電流指令値生成部１１０Ｂへ送り、慣性モーメント算出処理が終了する。
　なお、電流指令値生成部１１０Ｂが発行する計測開始指令で、ｑ軸電流値ＩqLが「０」となるように電流変化幅ΔＩq、時間幅Δｔ及び割合ｎを指定するようにした場合には、ｑ軸電流値ＩqLが「０」となることにより、（４）式により算出されるモータトルク値Ｔm2が「０」となる。このため、上述した（１７）式に代えて、（１７）式よりも簡単な次の（１８）式により、慣性モーメントＪが算出される。
　　Ｊ＝Ｔm1・（１－ｎ）／（ｄωm1／ｄｔ）
　　　≒Ｔm1・（１－ｎ）・ΔｔqH／Δω　　　　…（１８）
　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ｑ軸電流値Ｉqの変化波形が、一方側電流値期間と他方側電流値期間とを有する矩形波状に制御される。かかる矩形波状の波形制御による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の回転速度値ωm、ｑ軸電流値Ｉq及びｄ軸電流値Ｉdをデータ取得部１７０Ｂが取得する。引き続き、トルク算出部１８０が、取得されたｑ軸電流値Ｉq及びｄ軸電流値Ｉdに基づいて、一方側電流値期間におけるモータトルク値Ｔm1、及び、他方側電流値期間におけるモータトルク値Ｔm2を算出する。そして、慣性モーメント算出部１９０Ｂが、取得された回転速度ωm、及び、算出されたモータトルク値Ｔm1，Ｔm2に基づいて、ＰＭモータ３１０の慣性モーメントを算出する。
　したがって、本第２実施形態によれば、第１実施形態の場合と同様に、ＰＭモータの慣性モーメントを精度良く、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、第１実施形態と比べて、計測処理期間におけるｑ軸電流値Ｉqの矩形波状変化の周期時間において他方側時間幅ΔｔqHが占める割合ｎを更に設定可能とした。このため、第１実施形態の場合よりも更に多くの電流状態における慣性モーメントを計測することができる。
　本第２実施形態では、ＰＭモータ３１０のｑ軸電流値Ｉqの変化波形における一方側電流値ＩdLを「０」に設定可能とした。このため、一方側電流値ＩdLを「０」に設定することにより、簡易な算出式（１８）式により、慣性モーメント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が発生するトルクの平均値と、所望とするトルク値ＴmDとのずれを抑制することができる。
　［実施形態の変形］
　本発明は、上記の第１及び第２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及び第２実施形態では、ｑ軸電流値Ｉqがほぼ一定期間に慣性モーメントの計測を行うようにした。これに対し、図１２に示されるように、ｑ軸電流値Ｉqが一定といえないモータ回転開始時から始まる期間に、ｑ軸電流の波形を矩形波状に制御しつつ、慣性モーメントの計測を行うようにしてもよい。
　なお、上記の実施形態におけるモータ制御装置を、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システムとして構成し、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、モータ制御装置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 (11)

  1. 　ベクトル制御が行われる３相永久磁石同期モータを制御するモータ制御装置であって、
    　前記３相永久磁石同期モータのｑ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ｑ軸電流値、並びに、前記３相永久磁石同期モータのｄ軸電流値及び回転速度を取得する取得部と；
    　前記取得部により取得されたｄ軸電流値及びｑ軸電流値に基づいて、前記３相永久磁石同期モータのトルクを算出するトルク算出部と；
    　前記トルク算出部により算出されたトルク、及び、前記取得部により取得された回転速度に基づいて、前記３相永久磁石同期モータの慣性モーメントを算出する慣性モーメント算出部と；
    　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ｑ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２つの電流状態のそれぞれの期間は互いに同一である、ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
  4. 　前記計測モードの期間における前記ｑ軸電流値は、所望とするトルクが平均トルクとして得られるｑ軸電流値となるように制御される、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ける前記ｄ軸電流値は、所望とするトルクが平均トルクとして得られるｄ軸電流の値に維持される、ことを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
  6. 　前記計測モードの期間における前記ｑ軸電流値は、所望とするモータ回転速度が平均モータ回転速度として得られるｑ軸電流値となるように制御される、ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
  7. 　前記計測モードの期間における前記ｄ軸電流値は、所望とするモータ回転速度が平均モータ回転速度として得られるｄ軸電流の値に維持される、ことを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
  8. 　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。
  9. 　ベクトル制御が行われる３相永久磁石同期モータを制御する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のｑ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ｑ軸電流値、並びに、前記３相永久磁石同期モータのｄ軸電流値及び回転速度を取得する取得工程と；
    　前記取得工程において取得されたｄ軸電流値及びｑ軸電流値に基づいて、前記３相永久磁石同期モータのトルクを算出するトルク算出工程と；
    　前記トルク算出工程において算出されたトルク、及び、前記取得工程において取得された回転速度に基づいて、前記３相永久磁石同期モータの慣性モーメントを算出する慣性モーメント算出工程と；
    　を備えることを特徴とするモータ制御方法。
  10. 　請求項９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。
  11. 　請求項１０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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